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湯川相互作用(ゆかわそうごさよう、)とは、素粒子物理学において、1つのボソンと2つのフェルミオンが関わる相互作用のことである。 4つのフェルミオンが関わるフェルミ相互作用を修正して湯川秀樹により導入された。 湯川相互作用は、核子(フェルミ粒子)の間に働くパイ中間子(擬スカラー)により媒介される核力の記述に用いることが出来る。また、標準模型においてクォークや電子(これらは質量ゼロの粒子として導入する)とヒッグス場の間の相互作用の記述にも用いられる。自発的対称性の破れでヒッグス場が真空期待値を持つことにより、クォークや電子は真空期待値に比例した質量を獲得する。 == ラグランジアン == 湯川相互作用をするボソンφとディラック場ψはラグランジアン中で と書かれる。この形の項は湯川相互作用項と呼ばれる。 g は湯川相互作用の大きさを表す結合定数で、湯川結合定数と呼ばれる。 はガンマ行列で、変換性により適当に挿入される。 系の全ラグランジアンは となる。 ボソンを実スカラー場とするとラグランジアンは以下のように書かれる。 ここで、 はスカラー場の質量で、 はスカラー場の自己相互作用項である。 4次元時空でくりこみ可能性を課すと自己相互作用項は となる（λは相互作用の強さ）。 ディラック場のラグランジアンは以下のように書かれる。 はディラック場の質量である。 これらを全てまとめると以下のようになる。 スカラー場 φ についての運動方程式を計算すると となる。低エネルギーで質量項に比べて運動項と自己相互作用項が無視できるとすると、 となり、これを使ってスカラー場を消去すると となる。フェルミ相互作用が再現され、その結合定数は湯川結合定数とスカラー場の質量により計算される。
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