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5分でわかる!クォークトレプトン

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この動画の要点まとめ

ポイント

クォークとレプトン

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これでわかる!
ポイントの解説授業
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物質を構成する最小単位である 素粒子 は、性質によって2つのグループに分類されます。 クォークレプトン です。

クォークとレプトンの違い

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次の表は、クォークとレプトンをまとめた表で、宇宙に存在する物質はこれらの素粒子から構成されています。

原子17 ポイント2 表

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……といっても、パッと見ただけではわかりませんね。1つ1つ説明していきましょう。

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まず、 クォークとレプトンの違い についてです。かつて素粒子は、陽子や中性子など、核力のような 強い力 がはたらく ハドロン と、 強い力がはたらかない 電子などの レプトン という2つのグループに分類されていました。しかし、時代を経るとともにハドロンの新種が次々と発見され、数百種類にのぼってしまいました。そこで、ハドロンを構成する、もっと基本的な粒子として クォーク というものが考えられるようになりました。

6種類のクォークと3つの世代

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クォーク には、 アップu、ダウンd、チャームc、ストレンジs、トップt、ボトムb の6種類存在することが、実験により確認されています。

原子17 ポイント2 表

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表では、第一世代、第二世代、第三世代に分かれていますね。昔は第一世代のアップuとダウンdだけで全ての説明ができると考えられていましたが、現在は第二世代、第三世代が登場し、6種類のクォークでハドロンは構成されていると考えられています。世代は、それぞれの粒子の性質による分類を表しています。

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ちなみに、これらのクォークの分類・発見に深く関わっているのが、日本人の物理学者、南部陽一郎、小林誠、益川敏英の3名です。この3名はノーベル物理学賞を受賞しています。

クォークの電気量

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クォークには 電気量 があります。例えば、電気量+eの陽子は、 電気量(2/3)eのアップu が2つと、 電気量-(1/3)eのダウンd 1つから構成されます。 (2/3)e×2-(1/3)e=e より、陽子の電気量が+eであることがわかりますね。

原子17 ポイント2 表

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では、電気量0の中性子は、どのクォークから構成されているかわかりますか? 電気量(2/3)eのアップu が1つと、 電気量-(1/3)eのダウンd 2つから構成されます。 (2/3)e-(1/3)e×2=0 より、中性子の電気量が0であることがわかります。

6種類のレプトンと3つの世代

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次にレプトンを見てみましょう。

原子17 ポイント2 表

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レプトンにも6種類あり、3つの世代に分かれています。みなさんがよく知っているレプトンは、第一世代の 電子ニュートリノ電子 ですね。

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ニュートリノは質量が非常に小さく観測するのが困難でしたが、日本人の物理学者、小柴昌俊がつくったカミオカンデという装置で、世界で初めてニュートリノを観測することができました。また、ニュートリノは質量は0だと考えられていましたが、質量があることを日本人の物理学者、梶田隆章が実験で証明しました。両氏は、それぞれの研究からノーベル物理学賞を取っています。

高校物理 原子17 ポイント2 クマさんのまとめ 空欄埋める

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

クォークトレプトン
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