「標準模型」の宇宙 現代物理の金字塔を楽しむ

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現代の素粒子物理学、特に素粒子の標準模型について書かれている。帯にはゲージ理論の入門書とあるが、ここから入門するにはかなりの予備知識を持っていないと解りづらいモノがあるかもしれない。ただ、文章は丁寧で、日本語訳もかなりよい。数式は出てくるが簡単で丁寧な説明がされている。素粒子物理学について初めてこの本を手に取った人はその数式に戸惑うかもしれないが、本来、物理学の言語は数学なので、数式を全く使わないで説明されている本よりも、単純明快に納得できたりすることが多く、そういう意味ではこの本の帯にあるように「本邦初のゲージ理論のやさしい入門書」なのかもしれない。出来ればレベルの違う、同じ事について書かれた本を数冊読んだ後に読んでもらいたい。この本で全てがつながっていくと思う。

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『201203 宇宙・物理強化月間』

途中までは面白く読めた。が、リー群のあたりからついていけなくなってきた。とにもかくにも読み切ろうかとも思ったけど、もったいない気もしたので、もう少し素養を養ってから再び挑戦したい。それまでしばし中断。

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読後は充実、満足で満たされる。

専門家である必要はないが、物理的な素養と強い好奇心が求められるだろうが。

私にとっては、第6章の数学的パターン－－リー群からが圧巻であった。他の本では言葉のみが先行し、置いてきぼりにされていた部分が、相当かみ砕いて説明されている。

素粒子物理を垣間見て、リー群、内部の対称性、ゲージ理論、隠れた対称性（ヒッグスボゾン）などの本質的な理解を欲する人は是非、本書を手に取るべし。

新書では絶対に味わえない世界がそこにはある。歯ごたえは十二分だろう。ごまかしは一切無い。日本語訳も素晴らしい。

ヒッグス粒子の記述については、書かれた時期が10年ほど前なので、古くなっているが、慎重な書き口によって、発見された現在からすると、その重要性がより理解できるものとなっている。

・ディラックの反粒子：負のエネルギー解は、通常の粒子と逆の電荷を持つ以外は同じように振る舞う反粒子から見れば、正のエネルギー解である。後に出てくる反粒子は時間をさかのぼる解釈も面白い。
・電荷保存の物理的起源は、グローバルな位相変化に対する不変性にある。ネーターの定理。
・ゲージ原理は「打ち消し」の原理。局所不変性の保証から。
・ヒッグス場が真空に広がった背景場であり、W+、W-、Z0がヒッグス場と相互作用することで、スクリーニング効果が生じ、それらに質量が生まれる。
・ヒッグスボゾンを生む物理過程（図９－１０）

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20世紀100年、多数の物理学者をかけて作り出された、素粒子論の標準模型をたった1冊で語ろうという本。とくに弱い力の解説に力を割いている。とにかく大作で読み切るまで時間がかかった。一方で多くのあまり語られていなかった知識が書かれている。例えば、リー群が素粒子の対称性に関係していることは類書でも触れられているが、本書では、リー群の解説からそれを使った新粒子の発見方法まで書かれている。ヒッグス場やそれで生まれる質量、自発的対称性の破れについても、類書より詳しく書かれている。
数式は極小で、例え話が主だが、その例え話がわかりにくい。

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理系大学生レベルなら安心して読める程度に書かれてます。図解知識本よりちょっと本格的に素粒子物理について理解するには良い本だと思います。ゲージ理論の概要理解に向けて各章で必要な知識を身につけ、最後に現状での実験物理の限界について書かれて終わる感じ。次の世代の加速器がエネルギー10桁上げないと意味あるデータが取れない、とか言われると、ちょっと今後の劇的な進展は望めないのかなぁ。本の中で2010年までには発見できるはずと言われてたヒッグス粒子も正式な発見は2013年にずれ込んだし。素粒子物理の研究がサチってくるとなるとSFな未来を夢見る者としては寂しい。

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ゲージ理論に基づく素粒子の「標準模型」は自然界の三つの基本的な力(電磁気力、弱い核力、強い核力)の働きかたを解き明かすもので、現代物理学の真髄であり金字塔とされている。本書は本邦初のゲージ理論と標準模型のやさしい入門書である。

ゲージ理論は抽象的な対称性の議論から現実の相互作用のありかたを導き出すという驚くべき理論である。それは、自然界の基本的な力は単純で美しい対称性に従うとする理論だ。方程式の持つ対称性が単純で美しいものである可能性を追求することによって、相互作用を表す項を導き出してしまうのだ。ゲージ理論は、まるで知的な離れ業のようなことをやってのけているのである。
素粒子の世界の対称性を数学的に表すのに使われるのがリー群という数学である。本書は複雑な数式は避けつつ、ゲージ理論の本当の面白さを楽しむのに欠かせないリー群の知識を解説している。

ノーベル物理学賞を受賞した南部陽一郎、小柴昌俊、益川敏英、小林誠がその発展にどのように貢献したかということも本書で語られている。

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[関連リンク]
頭がスポンジ - なんて退屈。: http://d.hatena.ne.jp/wtnbt/20111117/1321708449

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素粒子の標準模型について語られた大作。ゲージ理論やリー群もほとんど数式なしの説明で丁寧に解説。類書にはないと思う。数式がほとんどないのが特長だが、だからわかりやすいかというとそうでもなく、図も少ないのでかなり丁寧に読んでいかないと理解できない印象。じっくり読む本だと思う。