量子物理学と素粒子物理学の大きな違いは、量子物理学が原子レベルの最小スケールを研究するのに対して、素粒子物理学は物質や放射線を構成する粒子を研究することである。

量子物理学と素粒子物理学は、物理学の2大分野である。しかし、それらは異なるものです。しかし、量子物理学は素粒子物理学に応用されることが多い。実際、素粒子物理学は、高いエネルギーでの粒子の振る舞いを説明することから、「高エネルギー物理学」と呼ばれています。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 量子物理学とは 3. 素粒子物理学とは 4. 横並び比較 - 表形式で見る量子物理学と素粒子物理学 5. まとめ

量子物理学は何ですか？

量子物理学は、原子の小さなエネルギー準位の性質を研究する物理学の一分野である。また、原子の力学的性質を表すことから、量子力学という呼び名も一般的である。量子物理学では、エネルギーや運動量は量子化され、物体は波動と粒子の二重性を示し、量を測定する精度には限界があるとされている。

歴史的には、マックス・プランク（黒体放射）やアインシュタイン（光電効果）の発見と理論によって、量子力学の概念が生まれたのである。しかし、初期の量子力学は、1920年にアーヴィン・シュローダー、ヴェルナー・ハイゼンベルク、マックス・ボルンらの研究により、一躍有名になった。

図01: 量子論の父、マックス・プランク。

量子論の応用が必要とされる重要な分野には、量子化学、量子光学、量子コンピュータ、超伝導磁石、発光ダイオード、レーザー、トランジスタ、半導体（マイクロプロセッサなど）、医療・科学イメージング（磁気共鳴イメージングなど）、電子顕微鏡などがあります。

素粒子物理学は何ですか？

素粒子物理学は、物質や放射線を構成する粒子の性質を研究する物理学の一分野である。粒子という言葉はさまざまなものを指しますが、素粒子物理学では通常、検出可能な最小の粒子である素粒子について話します。

素粒子には、陽子、中性子、電子などがあり、放射性物質や散乱過程によって形成される。また、素粒子物理学では、波動-粒子二重性など、これらの粒子のダイナミクスを研究しています。これらは、粒子の研究に有用な概念である。標準模型は素粒子のダイナミクスを記述するものです。

図02：素粒子の標準モデル

つまり、標準モデルは、すべての素粒子の分類と、これらの素粒子の強い、弱い、電磁気的な基本的相互作用を記述している。

量子物理学と素粒子物理学の違い

量子物理学は、量子力学とも呼ばれ、物理学と化学の主要な一分野である。量子物理学と素粒子物理学の大きな違いは、量子物理学が原子レベルの最小スケールを研究するのに対して、素粒子物理学は物質や放射線を構成する粒子を研究することです。

また、量子物理学ではエネルギー、運動量、角運動量などを議論し、素粒子物理学では素粒子などの素粒子を議論します。量子物理学と素粒子物理学の理論を考えるとき、量子物理学ではエネルギーと運動量が量子化され、物体は波動と粒子の二面性を示し、量の測定精度には限界があるとされ、素粒子物理学では素粒子の性質やダイナミクスを研究している。

以下のインフォグラフィックは、量子物理学と素粒子物理学の違いをまとめたものです。

概要 - 量子物理学 vs. 素粒子物理学

量子物理学と素粒子物理学は、物理学の2大分野である。量子物理学と素粒子物理学の大きな違いは、量子物理学が原子レベルの最小スケールを研究するのに対して、素粒子物理学は物質や放射線を構成する粒子を研究することです。

引用

1 「量子力学」、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2019年6月15日、こちらから入手できます。