瞬間はどのように分割されるか：ヨクト秒（その8）

さらに進みゼプト秒未満には、ヨクト秒と呼ばれる範囲があります。ヨクト秒 (is) は 、1 秒の $${10^{-24}}$$です。これは、ヨクト秒が核のスケールではなく、素粒子のスケールであることを意味します。これは、核がすでに凍結していると見なせることを意味し、最も不安定な核反応の過程であっても、核は静止していると見なします。

これは、ヨクト秒オーダーの時間の間に、最も不安定な素粒子の誕生と崩壊を経験することを意味します。たとえば、ハドロン共鳴、ロー中間子、デルタ等圧線などと呼ばれる粒子があります。つまり、これらは 10ヨクト秒 のオーダーの典型的な寿命を持つ粒子です。しかし、もちろん、それらは常に発生するわけではなく、物体に十分なエネルギーを与えたとき、つまり素粒子が衝突したときにのみ発生します。そして、面白い状況が判明します。たとえば、常に $${10^{24}}$$倍減速すると 、全世界が静止し、すべての物体、すべての電子、すべての原子、すべての原子核が静止し、素粒子のどこかだけが静止します。コライダーでの衝突 - これらのハドロンの誕生と崩壊。
訳注）デルタ等圧線とは核子の最も低いエネルギー励起状態

もちろん、この間に物体の実際の変位は見られないため、これらの高速プロセスに関する情報は間接的に取得する必要があります。

さて、これは典型的な写真です。私の意見では、超相対論的原子核の衝突で得られる非常に美しいものです。ここでは模式的に示しています。つまり、これがすべて素粒子物理学の最先端です。昨年12月に出たこの記事はまだ未公開です。これは、超相対論的原子核の衝突の一連の段階を示していることを意味します。つまり、超相対論的核が高速に加速すると、ローレンツ収縮のために平らになることを想像してください。正面衝突すると、その瞬間に突然「バタン」となるのではありません。すべては相対論的力学の枠組みの中で起こります。つまり、この衝突後の最初の 1 ヨクト秒で、これらの 2 つの原子核が互いに通り抜けます。つまり、各核にあったクォーク分布は、互いに通過し、まだ​​互いに接触していません。しかし、それらの間にグルオン場が張り巡らされています。そして、このごくたった今実現された状態を「グラズマ」と呼び、文字通り数ヨクト秒しか存在しません。

次に、約10段階の規模の20 ヨクト秒で、このグルオン場はハドロンに崩壊し始め、これらのハドロンは他の粒子に崩壊し、約 30、50 ヨクト秒 で、このクォーク-グルオン プラズマは個々のハドロン、粒子のガスに崩壊します。そして今、これらの粒子はさらに遠くまで飛んで、検出器で検出されます。

これがすべてです。もちろん、非常に間接的な観察方法です。つまり、現実にはもちろん、これらの時間ステップを一貫してチェックできる人はいません。しかし、例えば、目があると仮定して、生成された粒子の角度分布を計算し、それらを実験データと比較することによって、間接的に検証することができます。確かに間接的な方法ですが、何もしないよりはましです。

残念ながら、プレフィックスが定義されていないさらに短い時間があります。つまり、ヨクト秒は、SI 単位系で固定されている最新のプレフィックスです。しかし、私たちがすでに確実に知っているいくつかのプロセスは、さらに高速です。たとえば、最も重い素粒子であるトップ クォークは、約 0.4 ヨクト秒で崩壊します。

現在、物理学者はヒッグス粒子を探しています。その質量に応じて、それは異なるレベルの不安定性を持ちます。そして、それは数十ヨクト秒から、おそらく100分の1ヨクト秒まで減衰します。そしてもちろん、物理学者は次に何が起こるかを研究したいと考えていますが、残念ながら、それはまだはっきりとわかっていません。つまり、実験はまだ何も言いません。さらに短い時間スケールで何が起こるかについては多くの理論がありますが、それらはすべて実験によってテストする必要があります。実際、ここで私たちが大型コライダー、特にLHC、大型ハドロンコライダーを作る問題の1つは、私たちの世界、物質、エネルギー、そしておそらく時空で何が起こっているかを研究することで、オン時間は $${10^{-24}}$$ 秒よりさらに短くなります。

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（訳者）
イーゴル・イワノフの講演（2009 年 6 月 29 日，モスクワ）は、今回のヨクト秒で終わりです．始めに掲載したように、2022年にはその先の単位、ロント、クエクトが定義されました．そのような短い時間にどのような現象が起こるのでしょうか．イーゴルが最後に言及している素粒子の崩壊しかないのでしょうか？