主な相違点 – ヒッグス粒子と超ひも理論
ヒッグス粒子は、標準模型の基本粒子です。
しかし、超ひも理論は標準模型を超える理論的基盤です。
ヒッグス粒子は、その存在がすでに確認されているため、もはや仮説の粒子ではありません。
しかし、超ひも理論は完全に開発された理論ではありません。
まだ発展途上なのです。
ヒッグス粒子は、他の粒子に質量を与える粒子です。
弦理論は一つの疑問に対する解答ではありませんが、すべての基本的な相互作用と、物質の成り立ちを説明しようとするものです。
これが、ヒッグス粒子と超ひも理論の大きな違いです。
この記事で説明します。
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ヒッグス粒子とは何か – 定義、理論、概念
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超ひも理論とは何か – 定義、理論、考え方
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ヒッグス粒子と超ひも理論の違いとは？
ヒッグス粒子とは
物理学では、力の担い手はすべてボソンであり、したがってボース・アインシュタイン統計に従います。
ボゾンはフェルミオンと異なり、整数のスピンを持つ。
ボゾンには、複合ボゾン、W+、W-、Z0、グルーオン、光子、重力子、ヒッグスなどいくつかの種類があります。
標準模型によると、光子とグルーオンはそれぞれ電磁気学と強い相互作用の媒介粒子と考えられている。
また、W+-とZボゾンは弱い相互作用の媒介粒子です。
さらに、重力子は重力相互作用における力の担い手と考えられている。
ヒッグス粒子は、神の粒子とも呼ばれ、スピンがゼロのボゾンです。
ヒッグス粒子は神の粒子とも呼ばれ、英国の物理学者ピーター・ヒッグスにちなんで名づけられた。
ヒッグス粒子は電荷や色の電荷をもたない基本粒子です。
通常、「H 0」という記号で表される。
ヒッグスは媒介粒子であっても、基本的な相互作用の力を伝えるものではありません。
素粒子物理学の概念によれば、媒介粒子や力の担い手はそれぞれの場との相互作用を媒介する。
例えば、光子は電磁場との相互作用を媒介し、それは電磁場の量子励起です。
同様に、ヒッグス粒子はヒッグス場との相互作用を媒介し、ヒッグス場の量子励起です。
標準模型によると、ヒッグス粒子はヒッグス場と相互作用し、他のすべての基本粒子に質量を与えている。
そのため、この機構は科学上最も重要な現象の一つと考えられている。
重力子やグルーオンの不変質量は光子と異なりゼロであるが、ヒッグス粒子は質量が125 GeV/c2 -126 GeV/c2の範囲にある重い粒子です。
そのため、ヒッグス粒子を作るには大きなエネルギーが必要です。
粒子加速器では、荷電粒子を加速し、互いにぶつけ合います。
その結果、粒子のエネルギーは、アインシュタインの方程式 E = mc2 に従って質量に変換されます。
ヒッグス粒子は質量のある粒子なので、ヒッグス粒子を作るには、粒子加速器で粒子を光速近くまで加速する必要があるのです。
しかし、2013年、CERNの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）がヒッグス粒子の発見に成功したと発表した。
標準模型が完全に受け入れられる物質とエネルギーの物語ではないにしても、ヒッグス粒子の存在は、標準模型の他のいくつかの重要な予測、すなわちヒッグス場の存在、ヒッグス機構、粒子の質量獲得方法などを確認したのです。
ヒッグス粒子は非常に不安定な粒子です。
ヒッグス粒子は、生成されるとすぐに2つのZボゾン、2つのWボゾン、または2つの光子に崩壊することが観察されています。
標準模型によると、ヒッグス粒子は2013年に発見されるまで仮説のボゾンであり、すべての基本粒子に質量を与えている。
したがって、ヒッグス粒子の発見（2012年～2013年）は、最も深い謎を解き明かしたことになります。
ストリングスセオリーとは
1950年頃までは、アインシュタインの相対性理論と量子物理学の2つの理論で、宇宙で観測される物理現象や特徴のほとんどを説明できると考えられていた。
この2つの理論は、宇宙の起源から宇宙物体の最終的な運命までを説明するのに使われた。
しかし、少しずつ、科学者たちは、観測されたいくつかの現象や特徴を説明するためには、この2つの理論では不十分であることに気づきました。
そこで、量子物理学や相対性理論では説明できない現象を説明できる新しい理論を開発する必要に迫られた。
その最初の試みが標準模型であり、物質を構成するすべての基本粒子を説明するものであった。
このモデルは、宇宙のすべての基本的な相互作用も説明しますが、1つだけ例外があります。
そのため、標準模型は完全な統一理論ではありません。
重力相互作用と他の3つの基本的な相互作用を組み合わせることは困難であることが分かっていたのです。
弦理論とは、1次元の基本的な物体をもとにした理論モデルです。
この物体は1次元であると信じられているため、弦と呼ばれている。
弦理論では、弦は異なる振動状態で振動することができる。
弦は1次元であるにもかかわらず、振動しているときは粒子のように見える。
弦の振動状態が異なれば、質量、スピン、電荷などの性質が決定される粒子の種類も異なる。
弦の振動状態のひとつは、”重力子 “と呼ばれる重力相互作用の媒介粒子に対応する。
このように、弦理論は量子重力の理論であると考えられている。
弦理論には、すべての基本的な相互作用が含まれている。
弦理論における弦は、閉じた弦、開いた弦のいずれか、あるいは両方である可能性がある。
弦理論では、弦は閉じたものでも開いたものでも、またその両方でも構わない。
もし、ボソンだけの弦理論が必要なら、それはボソニック弦理論である。
ボソニック弦理論は、物質以外のすべての基本的な相互作用を説明する。
ボソニック弦理論は26次元の理論です。
しかし、もし誰かが、物質と同様にすべての基本的な相互作用を説明できる超ひも理論を開発しようとするなら、「超対称性」と呼ばれるボソン（力の担い手）とフェルミオン（物質粒子）の間の特別な対称性が必要になる。
このような弦理論は、”超弦理論 “と呼ばれる。
超弦理論は5種類あり、現在も開発が進められている。
超ひも理論の最新の革命は「M理論」であり、現在も開発が進められている。
：五大カラビ・ヤウ多様体の断面図
ヒッグス粒子と超ひも理論の違いについて
基本定義
ヒッグス粒子：ヒッグス粒子は他の粒子に質量を与える粒子です。
超ひも理論。
弦理論は、物質の成り立ちや基本的な相互作用などを説明しようとする理論モデルです。
許容範囲
ヒッグス粒子 ヒッグス粒子の存在が確認された。
超ひも理論。
超ひも理論はまだ発展途上です。
その他の視点
ヒッグス粒子 ヒッグス粒子は複数個存在すると考える物理学者もいる。
超ひも理論。
いくつかの種類の超ひも理論が存在する。
“Calabi yau” By Jbourjai – Mathematica output – created by author (Public Domain) via Commons Wikimedia
“素粒子相互作用” By en:User:TriTertButoxy, User:Stannered – en:Image:Interactions.png (Public Domain) via Commons Wikimedia
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