基本相互作用の仕組みと自然界の四つの力

基本相互作用（きほんそうごさよう、Fundamental interaction）とは、物理学において素粒子の間に働く基本的な相互作用のことである。自然界の四つの力とも呼ばれる。

概要

現代素粒子物理学の標準模型によれば、物質を構成する実体はフェルミオンと総称される素粒子であり、これらは真空を構成する量子場の局所的な励起であるとされる。二つのフェルミオンの間には、ゲージ粒子が交換されることによって力が伝達される。

四つの基本相互作用

自然界の相互作用は、以下の4種類に分類される。

• 強い相互作用：クオーク同士を結合させて陽子や中性子を構築する。グルーオンが媒介する。
• 電磁相互作用：原子間の結合やクーロン力などに作用する。光子が媒介する。
• 弱い相互作用：素粒子のフレーバーの変化やβ崩壊に関与する。ウィークボソンが媒介する。
• 重力相互作用：宇宙全体の物質間に働く引力であり、マクロな世界で作用する。

基本相互作用の統一

電磁力と弱い力を統一する電弱理論は実験的に確立されている。さらに強い力を加えた大統一理論や、重力を統合する超大統一理論の研究が進められている。