E=mc^2が量子色力学の理論を用いて素粒子レベルで証明される 51
ストーリー by hylom
質量は本当にエネルギーだった、 部門より
質量は本当にエネルギーだった、 部門より
cyber205の日記 曰く
欧州物理学チームが、特殊相対性理論の「E=mc2」をついに証明したそうです。
この式は、もはや知られすぎていて常識だと思っていたのですが、陽子や中性子の質量を形成している実態は何なのかについて研究していたグループが、スーパーコンピュータを使ってその謎に挑み、クォークとグルーオンの動きや相互作用によって発生するエネルギーが陽子や中性子の質量の実態であると突き止め、あの有名な式から導かれる質量が、これまで存在が確認できなかった９５％分の質量を埋めていると証明したのだそうです。
陽子や中性子はクォークがグルーオンで結束されてできた粒子ですが、単体だとグルーオンには質量がなく、クォークの質量も陽子や中性子が持つ質量の５％にしかならず、残りの９５％の質量がドコから来るのか今まで謎だったのだとか。
この元記事は滅茶苦茶だね (スコア:5, 参考になる)
自動的に出てくる。だから相対論の枠組みの中では証明も何もなく自明。
次に、エネルギーと質量の等価性を疑っている人はまずいない。何せ実験事実は山ほどある。
だから別に今回証明とかそんなことは全くない。
今回の計算は量子色力学(QCD)に基づいているけど、そもそもQCD自体が相対論的量子力学だから
前述の式なんぞは内包している。
というか論文読みゃわかるとおり、今回のは「(摂動論が使えないから計算が難しい)QCDの計算を、
格子QCDの手法で頑張って計算したら実測値と一致しました。QCDやっぱり正しい！」って論文
であって、E=mc2なんて欠片も関係無ぇ。
当然論文中でも質量とエネルギーの等価性なんぞは前提条件だから、質量としてダイレクトに
計算されたエネルギーが書いてある。
とりあえず元論文に至る流れを簡単に書けば、
・元々はクォーク等は質量ゼロ。
・ヒッグス機構を通して質量を獲得するが、それは実際の質量の2%程度。
・残りはカイラル対称性の自発的破れで獲得できるはず。
・ただしQCDは摂動論が使えず解析的に解けないので、何らかの手法での計算が必要。
・格子QCDだと結構計算コストが安く済む。
・で、今回しっかり計算したら精度よくあいました。QCDが正しい証拠がまた一つ。
ということ。いったいどこから元記事のような頓珍漢な話が出てきたのやら。
Re:この元記事は滅茶苦茶だね (スコア:2, 興味深い)
何を持って安いとするかにもよりますが、筑波大は専用のスパコン使ってやってますね。
あと、カイラル対称性を保った(破れるけど)QCDの格子上での定式化はいろいろ困難があって、
理論的に定式化されたのがたぶん十数年前くらい。計算機で数値計算ができるようになったのはつい最近ですね。
この辺はKEKのグループもやってたはずなんですが、
http://www.kek.jp/newskek/2006/marapr/supercomputer.html [www.kek.jp]
この欧州のグループがやったことはKEKと何か違うんでしょうか・・・
Re:この元記事は滅茶苦茶だね (スコア:5, 興味深い)
メソン（クォーク＋反クォーク）の格子 QCD 計算の話は良く聞きましたが、
バリオン（クォーク３つ）の計算は聞いた事がなかったような気がします。
ちょっとぐぐってみると、バリオンの計算結果が出てくるようになったのは、
ここ数年くらいの事のようですね。ちょっと感慨深く思いました。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
E=
マサニカッキテキ
mc2
でありませんでしたっけ？
チャージ (スコア:3, おもしろおかしい)
「チャージなどさせるか！」
とTVのチャンネルを替えちゃいます（笑）
（ゼオライマーなんて覚えてる人いるんか？）
Re: (スコア:0)
コミックリュウで続編が連載されてますよ (スコア:0)
Re: (スコア:0)
E=
マダコレカラ
mc2
と記憶しております。
Re: (スコア:0)
格子での計算結果が、方程式のグラフと相似することで論文書きました。
実験で成立しないと不十分では (スコア:4, 興味深い)
で計算してみたら、学説に矛盾なく現象を説明できたという段階です
よね。
今の段階では学説に、その学説が対象としている範囲内の現象を説明でき
る能力があることを示しただけであり、何らかの実験で現象を再現し
てみないと本当の意味での証明にはならないと思います。
コンピュータのシミュレーションって、既存のモデルを元に現象を再現
するものだから、使用する既存のモデルが確立していないと、計算して
再現できた現象って、「こう理解すれば矛盾なく現象を説明できる」という
仮説でしかないと思います。
でも、宇宙の起源を理論が着々と整えられていくのはすごいですね。
どんな実験を行えばいいんだろう？ (スコア:0)
Re: (スコア:0)
シュミレーションは所詮シュミレーションであって、実証では
ないと思います。
これを証明したと言い張るのは、欧州勢独特のデモンストレーション
だと思います。
Re:実験で成立しないと不十分では (スコア:2, おもしろおかしい)
Re:実験で成立しないと不十分では (スコア:1)
難しいからなのかな。紙魚をシュミと読む人はいないだろうけど、趣味レーション
と思えばそれっぽいか。
電子の質量の起源が、電子が作り出す電磁場のエネルギーが大半とかも、あまり
知られてないんだろうな。
Re:実験で成立しないと不十分では (スコア:2, 参考になる)
金田一先生（二代目）がおっしゃっていると大豆生田さんがおっしゃって居られ
ました。
＃「大豆生田」の読み方もとても多いらしいですが。
その情報はちょと古い (スコア:0)
（みゅうじ）という名前を付けたので、これで例が二つになったと書いています。
むしろ誤報 (スコア:4, 参考になる)
誤解を招く発表文。著者も困惑 (スコア:5, 参考になる)
原文の問題の部分 [www2.cnrs.fr]を見ると
Et, contrairement à ce que l'on pourrait penser, la masse des quarks qui composent un proton ne représente que 5% de la masse de ce dernier. D'où proviennent donc les 95% restants ?
Une équipe de physiciens français, allemands et hongrois vient de prouver que ces 95% résultent de l'énergie due aux mouvements des quarks et des gluons, et à leurs interactions. Une masse issue d'une énergie, c'est un résultat quelque peu déroutant, pourtant traduit par la célèbre formule d'Einstein E=mc2 énonçant l'équivalence entre masse et énergie. Jusqu'ici hypothèse, ce résultat est pour la première fois corroboré.
Re:むしろ誤報 (スコア:1)
Re: (スコア:0)
あら、採用されたのですね。 (スコア:1)
「E=mc?」になってますね。コピーペースト時のエラーかな。
ところで．．．． (スコア:1, 興味深い)
だったら、なぜC＾２mって書かないの？
Re:ところで．．．． (スコア:1, おもしろおかしい)
それに倣って速度 v → 光速度 c と置き換えたのかと思ってました
Re:ところで．．．． (スコア:1, おもしろおかしい)
Re:ところで．．．． (スコア:1)
c^2を仮にaとでも定義するなら、mc^2はmaで済むかもしれないが、他の数式でのcが「aの二乗根」になってしまう。
結局cはcのままのほうが便利だという事になる。
Re:ところで．．．． (スコア:1, おもしろおかしい)
Re:ところで．．．． (スコア:1, 興味深い)
次元の記述の仕方に合わせるのが習慣なんじゃなかろうか。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%A9%E7%90%86%E9%87%8F [wikipedia.org]
質量の次元をM、長さをL、時間をTとすると、
エネルギーの次元は、ML^2T^(-2)
E = 9.0 × 10^16 × m
だとダメで
E = m × (3.0 × 10^8 [m/s])^2
にしないと。
Re:ところで．．．． (スコア:1)
宇宙の進化の過程で、光速が時間の関数として変化している可能性もありますし、真空のエネルギー状態で変化するかもしれませんよ。
# 逆に、光速が定数だという根拠をご存じの方がいれば教えてください。
Re: (スコア:0)
高校数学で定数を先に書くのもいろんな流派があるうちの高校数学での慣習です。
Re: (スコア:0)
そもそもそれ自体が前提なのであって、そうでない流儀もあるのです。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
クォーク凝縮 (スコア:1)
Re: (スコア:0)
それが今回計算されてるやつ。
逆に (スコア:0)
LHCの立場は (スコア:0)
つまり (スコア:0)
というか我々の質量の95%はエネルギーだということになるのかな？
バナナ、とろろ昆布の次は (スコア:1)
Re:バナナ、とろろ昆布の次は (スコア:1)
体脂肪を対消滅しておなかスッキリ！
// え、もちろん牛乳ですよホントホント。(:>^
Re: (スコア:0)
どろっとした牛乳・・・腹下しダイエット？
Re:バナナ、とろろ昆布の次は (スコア:1)
アレの場合、脳髄に注射器でグルーオンを注入すると、アラ不思議
ダイエットでも美容整形でも、性転換も思いのまま。って話だったハズ
Re:つまり (スコア:1)
残りの５％もエネルギーですよ
Re: (スコア:0)
Re:元々数式ではないのでは (スコア:2, 参考になる)
>
> 左右で扱っている単位がまったく違うから、どちらかに変換のための
> 定数みたいな物が無ければ数式にならないという記事を見た事が
> あります。（ソースは忘れました。）
アインシュタインがどんな単位系を想定したか知らんけど、SI単位系で考えればE=mc2は数式として正しい。
質量mの単位はキログラム[kg]、光速度cの単位がメートル毎秒[m・s-1]と言うことは、
mc2の単位は[kg・m2・s-2]だよな。
一方でエネルギーEの単位はジュール[J]で、定義によると力[N]×距離[m]。
力は定義によると質量[kg]×加速度[m・s-2]。
だからEの単位はkg・m・s-2・mつまり[kg・m2・s-2]になる。
……同じじゃん？
> 熱量＝重さ（ｇ）ｘ速度（ｍ/ｓ）ｘ速度（ｍ/ｓ） ですので
> 確かに、単位があわないと思います。
……熱力学の基礎を勉強してれば、熱量が重さと速度の自乗の積になることはわかるはず。
高校物理の参考書で勉強して出直しておいで。
Re:元々数式ではないのでは (スコア:1)
> ……熱力学の基礎を勉強してれば、熱量が重さと速度の自乗の積になることはわかるはず。
「熱量が重さと速度の自乗の積と同じ単位になることはわかるはず」でした。
Re: (スコア:0)
もっと頭を柔らかくして広く眺めないと。幾何や物性の世界は、「数」や正当性に拘っていると飲み込めないよ？(皮肉でなく)閃きと辻褄合わせの世界なんだからさ。
Re: (スコア:0)
高校の物理で習うはずだけど。