오사카 대학의 하시모토 사토시 교수는 게이오 대학, 교토 대학과의 공동 연구에 의해 물질소 입자 쿼크의 역학에 있어서의 복잡성의 지표를 계산하는데 세계에서 처음으로 성공했다.
운동의 복잡성을 나타내는 카오스 이론에는, "랴노프 지수"라고 불리는 복잡성의 크기를 나타내는 수가 알려져 있다.랏노프 지수의 크기는 운동의 복잡성을 나타내므로 예측의 어려움을 나타냅니다.지수 계산은 운동하는 입자의 위치와 속도를 바탕으로 하지만, 미세한 물리계에서는 양자역학이라는 원리가 적용되어 위치와 속도를 동시에 특정할 수 없어 계산이 곤란해졌다.
지금까지 세계를 형성하는 소립자의 운동에 대해 혼돈 이론을 적용한 예는 힘을 매개하는 소입자(보성)에 대해서였다.한편, 17종류 발견되고 있는 소립자 중, 물질을 구성하는 원이 되고 있는 쿼크 등의 「물질소입자」(페르미온)에 대해서는, 혼돈 이론의 적용은 곤란했다.
이번 연구에서는 초현 이론으로 최근 발전해 온 '홀로그래피 원리'를 이용함으로써 쿼크에 관련된 운동에 있어서 양자역학의 효과는 유지한 채로 장소와 속도 정보의 도입이 가능하게 되었다.이 방법을 사용하여 쿼크의 움직임을 가상 보손의 움직임으로 등가 변형하여 다시 쓰면 혼돈의 지표 인 랏노프 지수를 물질소 입자에 대해 계산하는 데 성공했습니다.쿼크의 운동에 혼돈이 존재하는 것을 보여주었다.
복잡성을 계산할 수 있는 혼돈 이론의 적용 범위를 양자역학적 해석이 어려운 물질소 입자 쿼크까지 넓히는 것은 '소립자의 표준 이론'(주)의 복잡성 해명에 대한 한 단계라고 한다.이번 연구를 계기로 소립자의 표준이론을 자연이 선택하고 있는 이유가 밝혀질 것으로 기대된다.
(주)소립자 17종류의 기술과 그 상호작용을 나타내는 이론으로, 2008년 노벨 물리학상을 수상한 남부 요이치로 박사의 「자발적 대칭성의 찢어짐」을 기초로 한다.
