深非弾性散乱
深非弾性散乱について
深非弾性散乱（しんひだんせいさんらん、英: Deep inelastic scattering）は、素粒子物理学において重要な役割を果たす過程で、特に陽子や中性子といったハドロンの内部構造を探るために利用されます。この方法は、電子やミュー粒子、ニュートリノを用いてハドロンの深部を調査する手法として確立されています。1960年代から1970年代にかけての実験が、クォークの実在性を確認するための初めての決定的な証拠を提供しました。
基本的概念
この散乱過程を理解するためには、まずその用語を分解して考えることが重要です。
- - 非弾性: 標的のハドロンが入射レプトンの運動量の一部を吸収することを意味し、これにより粒子が「破砕」され、多くの新しい粒子が生成されることがあります。
このように、深非弾性散乱は、レプトンとハドロンが相互作用することで、その内部構造を解明するための強力なツールとなります。
歴史的背景
物理学の標準模型は、1960年代にマレー・ゲルマンが提唱した理論に基づき、素粒子物理学の多くの概念を統一することに成功しました。このモデルでは、三つの主要な素粒子が考えられています。レプトン（電子やニュートリノ）、ゲージボソン（力を伝達する粒子）、およびクォーク（ハドロンの構成要素）です。
- - レプトン: 低質量で電荷を持つ粒子で、1897年にJ. J. トムソンによって発見されました。
- - ゲージボソン: 力の媒介を行う粒子で、光子やグルーオンなどが含まれます。
- - クォーク: 分数電荷を持ち、ハドロンを構成する粒子ですが、単独では観測されていません。
ラザフォードの実験
20世紀の初めには、ラザフォードの実験が行われ、アルファ粒子を金原子に衝突させ、原子の内部構造を明らかにしました。これにより、原子の内部に小さく重い核が存在することが示されました。この考え方を基に、クォークの存在を示すための新しい実験が提案されました。
1968年にスタンフォード線形加速器センター（SLAC）で行われた実験では、電子が陽子と中性子に衝突しました。この衝突は非弾性散乱と呼ばれ、入射電子の軌跡や速度が観測され、ハドロン内部の構造に関する重要な情報が得られました。
重要な発見
実験の結果、以下のことが判明しました：
これらの発見は、クォークの存在を証明し、標準模型の信頼性を支持するものであり、素粒子物理学者たちに新たな研究の方向性を示しました。深非弾性散乱の過程は、素粒子研究の基盤を築き、その後の多くの発展に寄与したのです。
もう一度検索
【記事の利用について】
タイトルと記事文章は、記事のあるページにリンクを張っていただければ、無料で利用できます。
※画像は、利用できませんのでご注意ください。
【リンクついて】
リンクフリーです。