宇宙に存在する、四つの基本的な相互作用のこと。物理学において、素粒子間に相互に働く。

目次 概要 特徴 量子力学 相互作用の特徴 相互作用の起源

概要

かつては単に「力」と呼ばれたが、古典物理学の力と混乱を招くということで、その区別のために名前が変わっていった。

現在この意味では、和名では「力」ではなく「相互作用」と呼ぶのが一般的である。

特徴

量子力学

宇宙には四つの相互作用があり、物質や天体の運動を支配している。

• 強い相互作用 ‐ 原子核で陽子と中性子を結びつける核力
• 電磁相互作用 ‐ 原子核と電子を引き合わせる電磁気力
• 弱い相互作用 ‐ 素粒子を別の素粒子に変化させる相互作用
• 重力相互作用 ‐ 天体同士が引き合う重力、つまり万有引力

これらの相互作用は、ゲージ粒子の交換により発生すると考えられている。

相互作用の特徴

相互作用の種類	強さ	到達距離(cm)	ゲージ粒子(交換粒子)	例
強い相互作用	1/4	10−13	グルーオン	クォーク
電磁相互作用	1/137	∞	光子(フォトン)	原子
弱い相互作用	1.02×10−5	10−16	ウィークボソン	放射能
重力相互作用	5.9×10−39	∞	重力子(グラビトン)	天体

無限距離に到達するのは電磁相互作用と重力相互作用のみである。

四つの力のうち、重力相互作用だけが圧倒的に弱い相互作用である。

相互作用の起源

四つの相互作用は宇宙誕生から時間とともに分岐し、できたと考えられている。

その力の種類や大きさは、宇宙初期に偶然に(確率的に)決まったものと考えられている。

時刻10⁻⁴⁴秒(温度10¹⁹GeV)

第一の相転移が起こり、重力相互作用と他の相互作用が分離した。

時刻10⁻³⁶秒(温度10¹⁵GeV)

第二の相転移が起こり、色の力(強い相互作用)と電弱相互作用が分離した。

時刻10⁻¹¹秒(温度10²GeV)

第三の相転移が起こり、電弱相互作用は電磁相互作用と弱い相互作用に分離した。

時刻10⁻⁴秒(温度10⁻¹GeV)

第四の相転移が起こり、クォークがハドロンとなった。

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ゲージ粒子
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