太陽ニュートリノ欠乏の謎

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • この文章は、太陽ニュートリノの欠損という問題に取り上げており、これは星の物理学に関する我々の理解を疑問視する現象である。
  • この現象を説明するために、『ミラーユニバース』や双子の宇宙といった、仮説的な二つの宇宙の存在について言及している。
  • これらの考えを支持するために、スーパーコード理論やパリティの破れといった理論や、物理学者たちの研究が引用されている。

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太陽ニュートリノ欠損の謎。

...古典的一般相対性理論では、宇宙が唯一の「層」から構成されていると暗黙のうちに仮定している。ある人々は、これ以上異なる構造を想定する必要はない、と主張する。

しかし、それ以上に。

太陽の中心部で進行している核融合反応は、エネルギーを以下のような形で放出する:

  • 光子(フォトン)— ニュートリノ。

...ニュートリノは物質と極めて弱い相互作用しか持たないため、太陽からすんなりと脱出できる。一方、光子によるエネルギーは、太陽の表面、特にコロナ層に至るまで、吸収と再放出を繰り返しながら、また星内部の対流によってゆっくりと運ばれる。このエネルギーがコロナ層に到達すると、再び光子として放出される。

...したがって、地球ではこの遅延を除けば、光子とニュートリノの両方を捉えることができる。最近まで、ニュートリノの流れを測定する方法は知られていなかった。しかし、私たちの体の1立方センチメートルあたり、1秒間に100億個ものニュートリノが通り抜けており、誤りがない限り。

...この流れの測定により、驚くべき事実が明らかになった。期待されるニュートリノの半分しか検出されないのだ。これが「太陽ニュートリノ欠損(solar neutrino deficit)」と呼ばれる現象である。この現象に説明を付けなければ、太陽(そして星)の動力学に関する私たちのすべての知識が崩壊するだろう。

...私のアルビン・ミッシェル社から出版された最新の書籍『宇宙の半分を失った』の第1部で、星の働きに関する理論的理解は十分であると述べた。しかし、状況は変化している。次の本では、次のような章を加える必要があるだろう:

太陽ニュートリノの半分を失った。

...理論物理学者の一部は驚き、他の一部は喜んでいる。なぜなら、これは量子力学が実際に失敗する初めての現象だからだ。この問題を再検討しなければならない。

一つの宇宙か、二つの宇宙か?

現在、どのような仮説が議論されているのか?

まず二つの重要な参考文献:

R. Foot と R.R. Volkas, Phys. Rev. D, Vol. 52, No. 11, 1 Dec 1995
Z.G. Berezhiani と R.N. Mohapatra, Phys. Rev., Vol. 52, No. 11, 1 Dec 1995

...Foot と Volkas は、宇宙が二つの「領域」から構成されていると考えている。一つは私たちの領域であり、もう一つは「鏡領域(mirror sector)」と呼ばれる、鏡像的・エナンチオモルフィック(P対称的)な領域である。したがって、核融合によって放出されるエネルギーは、従来の「古典的ニュートリノ」と、もう一つの「鏡ニュートリノ」、すなわち第二の「領域」に属するニュートリノ(電子ニュートリノ、ミューオンニュートリノ、タウニュートリノの三種類およびそれらの反粒子)の両方を含むことになる。領域、層、膜:これらは同義語である。

...私たちの宇宙は対称的ではない。いわゆる「パリティの保存則の破れ」が存在する。右回りの反応とその鏡像の反応は、同じ速度で進行しない。古典的参考文献:

T.D. Lee と C.N. Yang, Phys. Rev. 104, 254 (1956)

...Foot と Volkas は、宇宙が「鏡宇宙(mirror universe)」という二重構造を持っていると仮定することで、このパリティの破れを逆方向に補正しようとしている。同時に、我々は群論を用いて、ニュートリノが「小さな兄弟」(CPT対称)を持つモデルを構築した。

...参照:「J.P. Petit & P. Midy:群の共随伴作用による反物質の幾何化」3:二重群。[ウェブサイト:Geometrical Physics B, 1-3]、1998年。

...もう一つの問題は、私たちの宇宙に初期の反物質が存在しないことである。通常、宇宙の最も初期の状態では、スティーブン・ワインバーグの言葉を借りれば、「あらゆる種類の放射」で構成されていた。光子が粒子と反粒子の対を生成し、それらはすぐに互いに再結合して消滅した(たとえば、電荷が逆の電子と陽電子は互いに引き合う)。したがって、初期宇宙(ヘブライ語の「トホボフ」)は、物質と反物質が絶えず相互変換される非常に乱れた混合状態であった。その後、宇宙の膨張により光子のエネルギーが低下し、もはや粒子対を生成することができなくなった。宇宙は急激に物質が減っていく。13秒後にすべてが決定される。では、なぜ私たちはここにいるのか? なぜ完全な消失が起こらなかったのか? 答えは、まだない。

...このため、アンドレイ・サハロフが最初に、単一の宇宙ではなく、二つの宇宙が同時に生成された可能性を示唆した。

A. Sakharov:「CP対称性の破れと宇宙のバリオン非対称性」ZhETF Pis'ma 5:32-35(1967);英訳 JETP Lett. 5:24-27(1967)
A. Sakharov:「多層宇宙モデル」モスクワ応用数学研究所プレプリント 1970年
A. Sakharov:「時間ベクトル逆転を伴う宇宙の宇宙論モデル」ZhETF 79:689-693(1980);英訳 Sov. Phys. JETP 52:349-351(1980)
A. Sakharov:「基本粒子の位相構造とCPT非対称性」『理論物理学の諸問題』(I.E. Tamm記念)ナウカ、モスクワ 1972年、pp. 243-247

...補足:この二つの宇宙では、時間の矢は逆向きである。サハロフのいくつかの論文では、「双子宇宙」が鏡像的(エナンチオモルフィック)である可能性も示唆されている。

...別のアプローチ:超弦理論。これはスワルツ(カリフォルニア工科大学)、グリーン(クイーン・メアリー・カレッジ)、ノーベル賞受賞者アブドゥス・サラム(トリエステ理論物理学センター所長、ロンドン帝国学院教授)によって提唱された仮説である。

出発点:群とE8 × E8モデル。参考文献:「超弦理論:万物の理論か?」PC.W. Davis と J. Brown、カーバジアン大学出版局、1988年。

ジョン・スワルツ:
第二のE8対称性は、しばしば「影の物質(shadow matter)」と呼ばれる別の種類の物質を指す。この成分からなる物体は、私たちにとって完全に見えない。

マイケル・グリーン:
これらの理論から導かれる予測の一つは、私たちが直接観測できない新しい種類の物質が存在することであるが、その物質は重力の力によって私たちの物質と相互作用する。ただし、この「影の物質」の粒子同士は、他の力によっても相互作用しうる。

アブドゥス・サラム:
超弦理論から導かれる宇宙は、私たちの宇宙の二重体のようなものであるが、重力の力以外の手段では互いに通信できない。興味深いのは、この宇宙が私たちの宇宙における超対称性の破れの仕方を決定し、さまざまな粒子の質量の特定の値についても何らかの手がかりを提供する可能性がある。

しかし、現時点ではそれ以上には進んでいない。超弦理論も同様である。

...とはいえ、二つの宇宙が密接に重なり合い、重力以外の通信手段を持たない状態をどう表現できるだろうか? 二組の選手がフィルター付きメガネを着用していると想像してみよう。すると、相手チームの駒は見えない。しかし、それぞれのチームは、相手の駒が近くに存在することを推測できる。まるで「柔らかいチェス盤」の上にあるように:

...物質の駒(黒いマス上に置かれた)は、『幻のチーム』のクイーンを直接は見ることができないが、そのクイーンがチェス盤の歪み(重力)を引き起こしていることによって、その存在を検出できる。以下を参照:

../../../bons_commande/bon_global.htm

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