社会人の物理学｜素粒子と超ひも理論を「なぜ」から学び直す

素粒子物理学は、「物は何からできているか」と「力とは何か」を、同じ一つの言葉で語ろうとする学問です。

出発点は意外に身近な現象です。原子核から取り出した中性子は、放っておくと約15分で陽子に変わります（ベータ崩壊）。中性子は u・d・d、陽子は u・u・d という3つのクォークの組で、変わったのはd クォークが u クォークになった一点だけ。このときウィークボソン W⁻ が放出され、それが電子と反ニュートリノに化けます。粒子の個数そのものが変わってしまうため、決まった数の粒子を追う量子力学では扱えません。そこで粒子を「場の振動」として捉え直したのが場の量子論です。ところが点状の粒子だと計算のたびに無限大が現れる。ならば点ではなく、長さを持つ「ひも」だとしたら――これが超ひも理論の入口です。

本講座では、この流れを一歩ずつたどっていきます。

• 標準理論
  17種類の素粒子と、4つの力を担う粒子たち
• 場の量子論
  力を「粒子のキャッチボール」として描く考え方
• 超ひも理論
  点を捨てることで何が救われ、何が代償になるのか

素粒子は宇宙誕生直後のふるまいを決めた主役でもあり、宇宙論や一般相対性理論へまっすぐつながるため、現代物理の地図全体を見渡せるようになります。

なお、受講に専門知識は必要ありません。高校物理を履修していなくても、必要な考え方はその場で意味から説明しながら進めます。

よくある質問

Q．高校物理を選択していませんでしたが大丈夫ですか？
A．大丈夫です。必要な物理の考え方は、その都度身近なたとえから説明します。数式よりも「何が起きているか」の理解を優先して進めます。

Q．超ひも理論まで到達できますか？
A．到達できます。標準理論と場の量子論の考え方を押さえたうえで、なぜ「ひも」という発想が生まれたのかまで、無理なくたどり着けます。

Q．数式はどのくらい出てきますか？
A．ご希望に合わせて調整します。ほとんど数式を使わない教養コースにも、ラグランジアンやファインマン図を扱う本格コースにも対応できます。

Q．科学ニュースを読めるようになりたいのですが？
A．なれます。ヒッグス粒子やニュートリノ振動など報道で登場する話題を題材に、用語の意味と何が新しいのかを読み解いていきます。

物理の学び進め方や料金・受講の流れは、物理の学び直し 個別指導のページでご案内しています。

※内容はお客様のご要望等によって変更することがあります。

・クォークやニュートリノという言葉の意味を、正確に知りたい方
・「超ひも理論」が何を解決しようとしているのか知りたい方
・科学ニュースや一般向けの解説書を、もう一段深く読みたい方
・大学で量子力学まで学んだが、その先へ進めていない方
・宇宙の始まりや物質の起源に関心のある方

第 1 回 微積分・線形代数・ベクトル解析の復習
第 2 回 はじめに、素粒子の特徴－粒子性と波動性－
第 3 回 素粒子の特徴－粒子性と波動性続き、素粒子の世界を探る
第 4 回 特殊相対性理論
第 5 回 核力とパイ中間子
第 6 回 ディラック方程式
第 7 回 ニュートリノと弱い相互作用
第 8 回 ハドロンとクォーク
第 9 回 フェルミオンの世代と混合
第 10 回 おわりに、付録、大統一理論そして超ひも理論へ

テキストに書かれている数式は比較的少ない方ですが、その分時間をかけて行間を埋めながら、最初から解説致しますので、心配されなくても大丈夫かと思います。最後までスムーズにセミナーを進めるためにも、一緒に手を動かして計算する努力をして、最後まであきらめない気持ちをお持ちの方をおすすめ致します。