[論文レビュー] On the General Properties of Matter

Mário Everaldo de Souza|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 1992

Relativity and Gravitational Theory参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、宇宙構造形成を支配し、宇宙の膨張ダイナミクス、銀河の形態、バリオン質量スペクトルを説明する新しい第5の力——「超弱い力（superweak force）」——を提案する。この力は中性子対陽子比の二乗に比例する調和ポテンシャルとしてモデル化され、他の基本的相互作用と統合され、閉じた宇宙、クォークの閉じ込め、渦巻き銀河の腕の形成を統一的枠組みで予測する。6つの基本的力が対として統合され、t=0で3つに還元される。

ABSTRACT

By means of a general classification of the different kinds of matter of nature form a chain from the world of the subatomic particles to the large bodies of the universe, the galaxies. Then, it proposes a new baryonic force for the universe that is the fifth force which has been proposed in the literature. It explains the universal expansion itself and shows why the expansion must be slowing down at present. This force depends on the ratio of the number of neutrons to the number of protons. Its potential for the Universe is a well. At the bottom of the well the potential is of the form $kx^2$, where $x$ is the separation among the bodies under consideration. It is suggested that Nature has six fundamental forces which are unified in pairs and, therefore, reduced to three at $t=0$. The condition for having a closed universe is found. This new force, called superweak force in this paper, explains also the evolution of galaxies and shows how the arms of spiral galaxies(including barred spirals) are formed. The variation of the Hubble constant with time is shown. It is shown that quarks are formed of prequarks which may be the true elementary particles. The paper also gives a physical explanation for quark confinement. The energies of baryon states are calculated in a simple manner. The paper proposes the existence of four more bosons, one for the superweak interaction and three for the superstrong interaction. The six figures will be sent by mail upon request.

研究の動機と目的

• t=0で3つに還元される、3つの基本的相互作用を対として組み合わせることで、自然の基本的力の統一を図ること。
• 中性子対陽子比に依存する新しいバリオン力によって、宇宙の膨張の遅れを説明すること。
• クォークの閉じ込めの物理的メカニズムを提示し、調和ポテンシャルモデルを用いてバリオン状態エネルギーを導出すること。
• 提案された超弱い力の力学的性質によって、渦巻き銀河および棒状渦巻き銀河の形成を説明すること。
• 標準模型を拡張するため、超強い力に3つのボソン、超弱い力に1つのボソンを予測する。

提案手法

• 中性子対陽子比に依存する新しいバリオン力、すなわち超弱い力を提案し、そのポテンシャルが物体間距離の二乗に比例する（V ∝ kx²）ことを導出する。
• バリオンの基底状態エネルギー準位を記述するため、調和振動子ポテンシャルモデルを適用し、バリオン質量の簡単な計算を可能にする。
• 3つの基本的相互作用を対として組み合わせることで、6つの基本的力が形成される統一的枠組みを導入し、t=0で3つに還元されることを示す。
• 宇宙スケールにおける超弱い力の強さと挙動を決定づける鍵となるパラメータとして、中性子対陽子比を用いる。
• 超弱い力の力学的性質に基づき、ハッブル定数の時間変化を導出する。
• 超弱い力と超強い力にそれぞれ1つずつ、合計4つの新しいボソンの存在を予測し、それらが新たな力を媒介するとする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された宇宙膨張の遅れは、中性子対陽子比に依存する新しい基本的力によってどのように説明できるか？
• RQ2 クォークの閉じ込めの背後にある物理的メカニズムは何か？ そして、より深い力の構造からどのように導出できるか？
• RQ3 渦巻き銀河および棒状渦巻き銀河の形成はどのように起こり、これは新しい長距離作用バリオン相互作用によって説明可能か？
• RQ4 中性子対陽子比は、大規模宇宙構造のダイナミクスにどのように寄与しているか？
• RQ5 新しい基本的力から導かれる調和ポテンシャルモデルを用いて、バリオン質量スペクトルを正確に予測できるか？

主な発見

• 中性子対陽子比に依存する超弱い力は、宇宙の膨張の遅れを説明するメカニズムを提供する。
• 超弱い力のポテンシャルエネルギーは、最小値において V ∝ kx² の形を取り、調和井戸を形成することで宇宙構造の安定化を実現する。
• 単純な調和振動子モデルを用いてバリオン状態エネルギーを導出し、バリオン質量を予測する新しい手法を提示する。
• 超強い力に3つのボソン、超弱い力に1つのボソンが存在すると予測され、標準模型のゲージ構造が拡張される。
• 超弱い力の強さと中性子対陽子比に基づき、閉じた宇宙の条件が導出される。
• 渦巻き銀河および棒状渦巻き銀河の形成は、超弱い力の長距離作用が銀河スケールで及ぼす力学的結果として説明される。