最初に自己紹介 高エネルギー加速器研究機構 素粒子原子核研究所 幅 淳二 幅　淳二 ＢファクトリーにおけるＢ中間子研究を通じて素粒子の世代（generation）の起源をあきらかしたい。

茨城県つくば市 高エネルギー加速器研究機構 筑波山 http://www.kek.jp/intra-j/index.html 茨城県つくば市　高エネルギー加速器研究機構

Google Earth で探して下さい。 この施設での研究 は、12月の講義で 紹介します。

高エネルギー物理学 （High Energy Physics）

素粒子物理学というもの (Elementary Particle Physics) 高エネルギー物理学という人もいます。 粒子と反粒子 素粒子 クォークとレプトン ハドロン 素粒子の分類と 世代 場の理論 量子XX力学（Q*D） 力と相互作用 素粒子物理と宇宙 高エネルギー物理学　東京理科大学

E = mc2 E=hn=hc/l 重い粒子が現れるのは高いエネルギー 極微を見るのは高いエネルギー （素粒子=高エネルギー） eV　光学顕微鏡１００倍 MeV 超高圧電子顕微鏡 (1,000,000eV)　１千万倍 keV　電子顕微鏡 (1000eV)　１万倍 E = mc2 E=hn=hc/l 重い粒子が現れるのは高いエネルギー 極微を見るのは高いエネルギー （素粒子=高エネルギー） GeV　KEKB加速器 (1,000,000,000eV)　？？？ 高エネルギー物理学　東京理科大学

AFM image by IBM, CsI molecules on copper まず物質は何からできてるか： 顕微鏡でクローズアップすると・・・。 電子 原子核 AFM image by IBM, CsI molecules on copper 高エネルギー物理学　東京理科大学

物質の成り立ち 陽子 クォーク 原子核 原子 電子 ＋ ー 1000兆分の1メートル 高エネルギー物理学　東京理科大学

そして人類は、加速器手にいれた。 続々と新粒子が発見されていった。 高エネルギー物理学　東京理科大学

素粒子の周期律とクオーク クォークの組み合わせでできるハドロン バリオン（核子、重粒子） メソン（中間子） N,D.. p r... 多体系なので各種の励起状態も可能 クォークと反クォーク クォーク3個 高エネルギー物理学　東京理科大学

クォークとレプトン （１９７３年当時） 通常の原子核と原子を 構成する第一世代 （u, d クォークと電子） 宇宙線の現象で見つかった クォークとレプトン　（１９７３年当時） 通常の原子核と原子を 構成する第一世代 （u, d クォークと電子） 宇宙線の現象で見つかった 新粒子 （sクォークとミュー粒子） １９３２ １９４７ １９３１ １９６２ 加速器によって続々と発見 される「新粒子」 （実は、u,d,sクォークの組み 合わせとその励起状態） １８９７ １９３７ 高エネルギー物理学　東京理科大学

三種類のクォークで 数多くの「素粒子」が実現できる p  u(^) u(^) d(v) n  u(^) d(^) d(v) D++ u(^) u(^) u(^) D+  u(^) u(^) d(^) D-- d(^) d(^) d(^) D-  u(^) d(^) d(^)  u(^) d(^) s(v) S+ u(^) u(^) s(v) S0 u(^) d(^) s(v) S- d(^) d(^) s(^)

粒子・反粒子の非対称CP対称性の破れ 小林･益川理論 小林益川モデルの提唱（1973） ３世代６種類のクォークで定式化可能 当時は３種類のクォークしか見つかっていなかった！ 大胆な予想 小林誠 益川敏英 （その後すべてのクォークが発見された） 高エネルギー物理学　東京理科大学

新しいクォーク・レプトン （1974年の「革命」） 高エネルギー物理学　東京理科大学

そして最後のクォーク　top 高エネルギー物理学　東京理科大学

世代のなぞ、クォークとレプトンの二重性？なぜ３世代？ 素粒子の“周期表”　（２００６年現在） １９７４ １９９５ １９７６ １９９８ １９７５ 世代のなぞ、クォークとレプトンの二重性？なぜ３世代？ 高エネルギー物理学　東京理科大学

表の世界だけではこの世は語りつくせない・・・・・。 高エネルギー物理学　東京理科大学

粒子と反粒子 ディラックは、反粒子の存在を予言した。(1928) 相対論と量子論を融合させ、粒子の運動を記述するディラック方程式を導いた。 粒子と反粒子は光子から「対生成」によってペアで生成され、お互いが出会えば 「対消滅」し光子になる。 ディラックは、反粒子の存在を予言した。(1928) 相対論と量子論を融合させ、粒子の運動を記述するディラック方程式を導いた。 反粒子は粒子と質量や寿命は等しく、 電荷の大きさも等しいが、符号が反対。 すべての素粒子は、反粒子をもつ。 P. A. M. Dirac そこに負のエネルギー準位の解が存在 高エネルギー物理学　東京理科大学

電子陽電子(粒子・反粒子)消滅の強い信号を発している銀河系の中心部 高エネルギー物理学　東京理科大学 Credits: ESA/J. Knödlseder (CESR) and SPI team

アインシュタインは正しかったーー 電子と反電子(陽電子)が消滅してその質量(重さ)に相当するエネルギーE=mc2 の光子が放出された。 高エネルギー物理学　東京理科大学

この物質を 組み立てる ルールは 何か？ 現代の物質像 高エネルギー物理学　東京理科大学

力の根源とは何か？ 高エネルギー物理学　東京理科大学

Exchange force （交換力） 反発力？ 吸引力？ 高エネルギー物理学　東京理科大学

高エネルギー物理学　東京理科大学

交換力の到達範囲 （Range of Force） 高エネルギー物理学　東京理科大学

Feynman diagram 素粒子が時空を移動する様を線で表現 高エネルギー物理学　東京理科大学

素粒子の消滅と生成 高エネルギー物理学　東京理科大学

素粒子同士が影響を及ぼす 交換力の表現法 高エネルギー物理学　東京理科大学

原子を表す （超低エネルギーの電磁気力） 高エネルギー物理学　東京理科大学

原子核内部（核力） 陽子 中性子 高エネルギー物理学　東京理科大学

弱い相互作用（β崩壊） 高エネルギー物理学　東京理科大学

ビッグバン後 一兆分の１秒 　　　｜ 　　　V 一万分の１秒 人類最高の加速器で調べる 素粒子物理の世界 高エネルギー物理学　東京理科大学

今日の目標： ファインマングラフをものにする 電子と陽電子が弾性散乱する。 電子と陽電子が消滅する。 電子と陽電子を衝突させて荷電B中間子のペアを作る（B+= (u b))。 πー中間子と陽子を衝突させて中性π中間子と中性子ができる。 太陽で核融合のための重水素ができる。（陽子＋陽子ー＞重水素＋陽電子＋ニュートリノ 実は正解は一つじゃない。そこがおもしろい！

電子の散乱・消滅 電子 陽電子

ハドロンの反応