質量のない粒子

素粒子物理学では、質量ゼロ粒子とは不変質量がゼロである素粒子のことである。現在確認されている質量ゼロ粒子は光子のみである。

光子（電磁気の担い手）は、質量がないと考えられている 2 つの既知のゲージボソンのうちの 1 つです。もう 1 つはグルーオン（強い力の担い手）です。他に確認されているゲージボソンはW ボソンと Z ボソンのみで、実験から非常に質量が大きいことがわかっています。これらのうち、質量がないことが実験的に確認されているのは光子だけです。

グルーオンは質量がないと信じる説得力のある理論的根拠があるが、ハドロン内に閉じ込められているため自由粒子として観測することはできず、したがって、グルーオンの静止質量がないと推定されることはいかなる実行可能な実験によっても確認することはできない。^{[1] [2]}

重力子は、いくつかの量子重力理論において重力の担い手として提案されている仮説上のテンソル粒子であるが、そのような理論は標準モデルにうまく組み込まれていないため、標準モデルはそのような粒子を予測せず、必要ともせず、実験によって重力量子粒子が示されたことはない。重力子が存在する場合、それが質量を持たないかどうかも同様に未解決の問題である。

2015年に発見されたワイル粒子も質量がないと予想されているが^{[3] [4]} 、これらは実際の粒子ではない。かつてはニュートリノがワイル粒子であると考えられていたが、ニュートリノに質量があることが発見されたため、ワイル型の基本粒子は存在しなくなった。

2015 年に発見されたワイル粒子は単なる準粒子です。準粒子とは、分子格子の構造に見られる複合運動で、粒子のような振る舞いをしますが、それ自体は実際の粒子ではありません。物質内のワイル粒子は、準粒子であるフォノンに似ています。ワイル粒子である実際の粒子が存在することは確認されておらず、ワイル粒子の存在を要求する説得力のある理論的根拠もありません。

ニュートリノはもともと質量がなく、おそらくワイル粒子であると考えられていました。しかし、ニュートリノは移動するにつれてフレーバーが変化するため、少なくとも2種類のニュートリノは質量を持つ必要があり、ワイル粒子ではないはずです。^[5]ニュートリノ振動 として知られるこの現象の発見により、カナダの科学者アーサー・B・マクドナルドと日本の科学者梶田隆章が2015年のノーベル物理学賞を共同受賞しました。^[6]

• 相対論的粒子
• 重力波