重力より弱い10-74の第5の力は存在するか？

Windyです。

今後21世紀に入り、理解すべき最も大きな問題は、宇宙、物質、生命であるといわれている。どれをとっても確かに謎だらけで、部分的には理解されても全体としては理解されていないし、私たちの生活にも、哲学とまで言わなくても大きく関わっている問題である。なぜ地球があり、宇宙があり、生命がいて、生命は物質を作る素粒子から作られるのか。また、生命が不思議で、遺伝情報は核酸を作るDNAに保存されており、それを転写し読み取る工夫は人知を超えたものであるが、そのメカニズムの一部は化学や物理学的に、生物化学的に理解はされている。しかし、いったい誰がそれを設計し作ったのか。それは化学反応ではあるが、その基となる物質は4つの核酸塩基である。地球誕生以来45億年の歳月をへて化学物質も淘汰され、現在の化学構造に最適化されていったというのが一般的ではある。
　物質は元素からできており、その元素は原子核と電子から作られている。誰が、作ったのか、宇宙はビッグバンを経て、急速に膨張し、現在の宇宙に到達したと考えるのが標準理論であるが、そのビッグバン以来、物質の基であるプロトンp（陽子）からヘリウムHeができ、He+pやHe+Heやp+Liなどの原子核反応をへて重い元素に核融合し、周期表にある元素が次々とできたというのが、一般的である。プロトンは電荷をもち、電子の荷電単位でいうと+1価である。そのプロトンは３つのコーク(quark)からなる。プロトンのようなハドロン粒子は基本粒子コークから作られるが、２つのupコークと一つのdownコークからなり、その電荷は(+2/3) + (+2/3) + (-1/3)=+3/3=+1となる。ニュートロンn(中性子)は一つのupコークと二つのdownコークからなるから、電荷は0 (=+2/3+(-2×1/3))となる。このようなハドロンの内部でコークを強い力で結び付けるのはグルーオンである。その基本粒子コークでさえも、さらに分割されるかもしれないといわれており、自然の構成はとどまりを知らないのである。

　基本粒子の中でも最も不可解なのは電子や光子そして重力子（仮説ではある）である。これらの粒子が時空を作っている。なぜなら、遠くに伝播し（遠隔作用）、そして寿命がないのである。さらに力を媒介し宇宙空間いわゆる時空の骨格を作っている。ハドロン粒子間、例えばプロトンと中性子の相互作用を媒介するπ中間子や先のコーク間を結び付けるグルーオンは強い相互作用を媒介し、作用距離が非常に短い。分子や原子を構成する力は電磁気力であり光子の交換によって生じ、あらゆる有機無機分子を作っている。私たちの生命にも関与している。力の定数でいうと10-2の相対的な強さである。４つの力で最も弱いのは重力相互作用である。物質、時間、空間を統一しようという試みは、重力相互作用と電磁気力相互作用を統一することであるが、これはいままでなされていないようである。統一場理論や量子重力理論、素粒子を点電荷あるいは点と見るのではなく、小さなストリング（弦）として、そのストリングの振動数によりすべての素粒子を作るという超ひも理論などは有名である。

ここで、自然は４つの力からなっているが、これらの力について検討すると、さらに10-74(10の-74乗)の結合定数を持つもう一つの力が存在することが計算で明らかになった。これは重力よりさらに弱い力であり、第５の力と言えるかもしれない。もし存在するとなると波長は重力よりさらに長くなる。重力波というからには波長があるが重力波の波長はなんと10億光年といわれている。もし10-74の力が存在するとすれば波長は100億光年ぐらいである。宇宙の隣の宇宙までも到達しスーパー宇宙の骨格を作る重要な役割を持つかもしれない。今後、さらに検討していきたい。

 

参照

1. 図１と2：Netの画像からとり使わせていただきました。

2. 第５の力：よく知られているフィッシュバッハらの第５の力とは異なる。

 

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