ヒッグス粒子と対称性の破れ

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ヒッグス粒子と対称性の破れの違い

ヒッグス粒子 vs. 対称性の破れ

ヒッグス粒子（ヒッグスりゅうし、 （英語発音）/hɪgz ˈbəʊzɒn/ ヒッグス・ボソン）は素粒子の一種。 一部の粒子の質量の起源を説明する理論であるヒッグス機構において存在が予想された素粒子であり、2011年以降にヒッグス粒子の存在が観測されたため、ヒッグス機構の正しさが示された。 ヒッグス自身はヒッグス粒子を「so-called Higgs boson（いわゆる ヒッグス粒子と呼ばれているもの）」と呼んでおり、他にも様々な呼称がある。 系は、初期状態では左右対称である。しかし、このボールは不安定であり、摂動によって左右どちらかに転がり落ちた時、対称性は失われる。 対称性の破れ（たいしょうせいのやぶれ, Symmetry breaking, Symmetry violation）とは、物理学において、対象の対称性が失われることをいう。

ボース粒子

ボース粒子 (ボースりゅうし、Boson、（ボゥソン)) とは、量子力学においてスピン角運動量の大きさに基づいて粒子を分類するときの呼称であり、hbarの整数倍のスピンを伴う粒子の総称である。 その名称はインドの物理学者、サティエンドラ・ボース (Satyendra Nath Bose) に由来する。日本語ではボソンまたはボゾン とも呼ばれる。

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ヒッグス粒子

ヒッグス粒子（ヒッグスりゅうし、 （英語発音）/hɪgz ˈbəʊzɒn/ ヒッグス・ボソン）は素粒子の一種。 一部の粒子の質量の起源を説明する理論であるヒッグス機構において存在が予想された素粒子であり、2011年以降にヒッグス粒子の存在が観測されたため、ヒッグス機構の正しさが示された。 ヒッグス自身はヒッグス粒子を「so-called Higgs boson（いわゆる ヒッグス粒子と呼ばれているもの）」と呼んでおり、他にも様々な呼称がある。

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ヒッグス機構

ヒッグス機構（ヒッグスきこう、Higgs mechanism）とは、ピーター・ヒッグスが1964年に提唱した、ゲージ対称性の自発的破れとゲージ粒子の質量獲得に関する理論である。 ゲージ理論においてゲージ場が質量項を持つことはないが、ヒッグス機構ではヒッグス場が真空期待値を持つことで系の対称性を破り、ゲージ粒子はヒッグス場との相互作用を通して質量を獲得するものと考える。 ただし、この理論によれば真空と同じ量子数を持つスカラー粒子が現れるとされるので、この理論が現実の物理に適用できるものだと証明するためには、その粒子（ヒッグス粒子）を実験的に見つけることが課題になる『改訂 物理学事典』 p.1710 「ヒグス機構」。

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クォーク

クォーク (quark) とは、素粒子のグループの一つである。レプトン、ボソンとともに物質の基本的な構成要素であり、クォークはハドロンを構成する。クオークと表記することもある。 クォークという名称は、1963年にモデルの提唱者の一人であるマレー・ゲルマンにより、ジェイムズ・ジョイスの小説『フィネガンズ・ウェイク』中の一節 "Three quarks for Muster Mark" から命名された。 日本語では他の素粒子には「電子」「光子」などの漢語の名前が使われているが、クォークはquarkを音写した「クォーク」が用いられている。中国語では「層子」と表記される。

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ゲージ理論

ゲージ理論（ゲージりろん、gauge theory）は、場の理論の分類である。局所変換の際にラグランジアンが不変となる系を扱う。 ゲージ（ものさし、尺度）という用語は、ラグランジアンの冗長な自由度を表している。可能なゲージを変換することをゲージ変換と呼ぶ。ゲージ変換は、リー群を形成し、理論の対称群あるいはゲージ群と呼ばれる。リー群には生成子のリー代数が付随する。それぞれの生成子に対応してゲージ場と呼ばれるベクトル場が導入され、これにより局所変換の下でのラグランジアンの不変性（ゲージ不変性）が保証される。ゲージ場を量子化して得られる粒子はゲージボゾンと呼ばれる。非可換なゲージ群の下でのゲージ理論は、非可換ゲージ理論と呼ばれ、ヤン＝ミルズ理論が代表的である。

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光子

記載なし。

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真空

真空（しんくう、vacuum）は、通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態。 また物理学における概念として、古典論における絶対真空、量子論における真空状態を指す場合にも用いられることがある。 真空を物理学の古典論における絶対真空でいう物質が存在しない空間のように思われることがあるが、微視的ではない大きさの空間で物質が存在しない状態の実現は不可能である。(物理学の古典論における絶対真空を参照)。

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量子化 (物理学)

物理学において、量子化（りょうしか、quantization）とは、古典力学では連続量として理解されていた物理現象を、量子ひとつひとつの集合体である離散的な物理現象として解釈し直すことである。ここでは、場の量子化についても言及する。

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自発的対称性の破れ

自発的対称性の破れ（じはつてきたいしょうせいのやぶれ、spontaneous symmetry breaking）とは、ある対称性をもった系がエネルギー的に安定な真空に落ち着くことで、より低い対称性の系へと移る現象やその過程を指す。類義語に明示的対称性の破れや量子異常による対称性の破れ、またこれらの起源の1つとしての力学的対称性の破れなどがある。 主に物性物理学、素粒子物理学において用いられる概念であり、前者では超伝導を記述するBCS理論でクーパー対ができる十分条件、後者では標準模型においてゲージ対称性を破り、ウィークボソンに質量を与えるヒッグス機構等に見ることができる。また、この他、磁気学における強磁性体の磁化についても発生の前後で自発的対称性の破れが考えられている。

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標準模型

標準模型（ひょうじゅんもけい、、略称: SM）とは、素粒子物理学において、強い相互作用、弱い相互作用、電磁相互作用の3つの基本的な相互作用を記述するためのモデルのひとつである。 標準理論（ひょうじゅんりろん）または標準モデル（ひょうじゅんモデル）とも言う。多くの物理現象をほぼ的確に描写する仮説である。

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