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アインシュタインの式E=mc?が証明された???

アインシュタインの特殊相対性理論における質量とエネルギーが等価であるという関係式「E=mc?」が第一原理(Ab initio)計算(※)によって導かれたそうです。
※第一原理計算とは、経験的に得られた数値(物理量)は用いず、理論的な数値(物理量)や式(法則)をコンピュータに入れて計算させ、物性を直接導くこと。

E=mc?が正しいことは原子力発電所や核兵器が作られていることからもわかりますが、これは陽子や中性子同士の結合を状態を変えることによる質量欠損を利用したものです。



今回の研究結果は、その陽子や中性子自体の質量に関する計算結果です。

素粒子物理学では、陽子と中性子はクォークから構成され、クォークはグルーオンと呼ばれる粒子で結びつけられているとされています。
そのクオークの質量は全体の5%しかなく、グルーオンの質量はゼロ、残りの95%はどこにあるのかがわかりませんでした。
しかし、今回の研究でその質量の起源はクォークとグルーオンの動きや相互作用によって発生するエネルギーにあるということがわかったそうです。



・・・どんな数値をどんな式に入れた計算をさせたらそんな結果が得られるのかはさっぱりわかりません。


なんでその計算がE=mc?の証明になるのかも、さっぱりわかりません。
質量の95%は内部エネルギーが原因ということがわかっただけでは?

動きや相互作用によって発生するエネルギーで質量の説明ができるということが確認できたというだけで、証明ではないんじゃないの?


ハイライト
世界の重量が確認される(The Weight of the World, Confirmed)
物理学者は、可視宇宙のほとんどすべての粒子とその相互作用を明らかにする(正確には、どれほどの陽子質量および中性子質量を持っているのか予測する)標準モデルを証明する演算に成功した。「量子色力学」と呼ばれる標準モデル理論では、いわゆる「グルーオン」が陽子および中性子を構成するクォークをお互いに結合させていると考えられている。この理論は陽子および中性子の中のエネルギーを予測するものであり、エネルギーと質量が同等である(アインシュタインのE=mc2の方程式で知られている)ことから、量子色力学も陽子および中性子質量を予測できるはずである。しかし実際に量子色力学方程式を解くことは極めて複雑で困難である。欧州の研究チームは今回、量子色力学の方程式を用いて粒子量を計算するこれまでで最大規模の計算量を発表した。このアプローチでは、空間と時間を、離散点が行と列に沿って並んだ状態の四次元の結晶格子の一部であると想定している。著者らは多数のより微細になっていく格子の方程式を解き、その結果を連続世界(continuum world)に関連する解法に当てはめた。その結果、計算した陽子、中性子その他の「軽いハドロン(クォークを構成しているが寿命が極めて短いその他の粒子)」の質量が、これまで実験的に測定してきた質量と一致しており、このことから標準モデルは陽子、中性子およびその他の軽いハドロンの質量起源、つまり太陽、地球、我々自身さらに我々の周囲の物質すべてを含む可視宇宙の質量の99パーセント以上を表しているということが確認できた。関連するPerspective記事の中で今回発見された内容について考察している。
http://www.sciencemag.jp/highlights.cgi?_issue=135#568




元論文
軽いハドロンの質量の第一原理的決定
"Ab Initio Determination of Light Hadron Masses", S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison, C. Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S. Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K. Szabo, G. Vulvert, Science, 322 (5905), 1224 - 1227 (2008)
DOI: 10.1126/science.1163233
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/322/5905/1224


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