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物理

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1: 2018/09/04(火) 12:47:39.06 ID:CAP_USER
■3000人による研究が結実、ボトムクォークへの崩壊をついに観察

 物理学者たちは数十年前から、「神の素粒子」と呼ばれるヒッグス粒子を探してきた。宇宙を満たし、物質に質量を与えると考えられてきた粒子だ。ヒッグス粒子は2012年にようやく発見され、存在を予言した物理学者がノーベル賞を受賞した。そして今回、物理学者らがヒッグス粒子のボトムクォークへの崩壊を観察し、新たな洞察を得た。

 この研究は、ヒッグス粒子の崩壊を予測していた理論素粒子物理学にとっても、数十年がかりで実験装置を建造した欧州原子核研究機構(CERN)にとっても、非常に大きな業績だ。8月24日付けで論文公開サイト「arXiv」に論文が発表され、同時に学術誌「Physics Letters B」に投稿された。

「自分たちの目で確認できるのか、確信はありませんでした」と、ATLAS共同実験グループの副報道官をつとめるCERNの物理学者アンドレアス・ヘッカー氏は打ち明ける。「多くの人が今回の成果に喜んでいますが、なかでもこの実験に長年携わってきた人々の感慨はひとしおです」

 とは言うものの、ヒッグス粒子とは? ボトムクォークとは? 崩壊を確認できたことがなぜ重要? といった疑問を抱く人も多いだろう。順を追って説明していこう。

■ヒッグス粒子とはなにか?

 私たちの宇宙を構成する素粒子とその相互作用について、とてもよく説明できる「標準モデル」という理論がある。ヒッグス粒子はその鍵となる粒子だ。ただ、「ダークマター」や量子レベルでの重力の作用は説明できないが、それでも、すぐれた理論であることは確かである。

 1960年代、物理学者のフランソワ・アングレール氏やピーター・ヒッグス氏らが、標準モデルをアップデートして、光子(光の粒子)などの素粒子が質量をもたず、ほかの素粒子が質量をもっている理由を説明した。彼らは、現在の宇宙はヒッグス場の中に浸っており、ヒッグス場と相互作用する素粒子には2種類があるという理論を提唱した。光子などの素粒子は、そこになにもないかのようにヒッグス場を通過する。対して、ほかの素粒子は、あたかも水飴の中のようにヒッグス場の中を移動する。その抵抗が素粒子に質量を与えるというのだ。

 数十年におよぶヒッグス粒子探しの末、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)の研究者たちは2012年にヒッグス粒子を発見したと発表し、アングレール氏とヒッグス氏は2013年にノーベル物理学賞を受賞した。ただし、厳密に言えば、この粒子が標準モデルのヒッグス粒子とまったく一致すると証明されたわけではない。そこで発見以来、物理学者たちは、ヒッグス粒子が理論どおりに振る舞うかどうか検証を続けている。

続きはソースで

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/090300386/ph_thumb.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/090300386/
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引用元: 【物理学】〈続報〉ヒッグス粒子崩壊を確認、物質の質量の起源を解明[09/04]

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1: 2018/08/29(水) 13:10:06.85 ID:CAP_USER
【8月29日 AFP】
物理学者チームは28日、物質に質量を与えるとされる素粒子「ヒッグス粒子(Higgs boson)」が、「ボトムクォーク」と呼ばれる素粒子へと崩壊する現象の観測に初めて成功したと発表した。ヒッグス粒子の存在を突き止めてから6年、ようやくその努力が報われた形だ。

 欧州合同原子核研究機構(CERN)の発表によると、理論的に予測されていたこの崩壊は、スイスにある世界最大の粒子加速器「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」で観測されたという。LHCはノーベル賞受賞につながった2012年のヒッグス粒子発見で知られる。

 CERNのATLAS国際共同研究チームは、今回LHCで実証された「観測が非常に困難な相互作用」について、「LHCの初期の準備段階では、このような観測を成し遂げることは難しいだろうとの考えがあった」と述べている。

 ヒッグス粒子自体が見つけるのが難しい上、他の粒子もボトムクォークに崩壊するため、これまでその崩壊がヒッグス粒子のものであることを明確に突き止めることは困難だった。

 長年待ち望まれていた今回の観測結果は、物理学の「標準模型(Standard Model)」理論のさらなる裏付けとなると、研究者らは指摘する。標準模型は、宇宙を構成する基本粒子とそれらを支配する力に関する主流の理論となっている。

 1970年代初めに確立された標準模型の下では、クォークとレプトンが物質の最も基本的な構成単位とされている。

続きはソースで

(c)AFP

http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/f/4/320x280/img_f409483a27971a1058808286555aaf25288922.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3187660
ダウンロード (1)


引用元: 【物理学】ヒッグス粒子の崩壊、LHC実験で初観測 発見から6年[08/29]

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1: 2018/08/22(水) 05:55:49.16 ID:CAP_USER
東京大学などが岐阜県で建設を進める宇宙から伝わる「重力波」を観測する施設、「KAGRA」の心臓部の1つとなる鏡が完成し、21日披露されました。「KAGRA」は来年、本格的な観測を開始する計画です。

「KAGRA」用の鏡は東京大学と日本のメーカーなどが4つ製作し、その1つが21日、東京大学で披露されました。

直径は22センチ、厚さは15センチあり、素材は「サファイア」でできています。

重力波を観測する「KAGRA」は東京大学などが岐阜県飛騨市の地下に建設を進めている大型の施設で、L字に組み合わせた長さ3キロメートルある2本のパイプの中を、両端の鏡で反射させたレーザーの光が往復する仕組みです。

続きはソースで

https://www3.nhk.or.jp/news/html/20180821/K10011584501_1808211544_1808211547_01_02.jpg

NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20180821/k10011584501000.html
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引用元: 「重力波」を観測する「KAGRA」の鏡が完成[08/21]

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1: 2018/07/27(金) 13:13:26.90 ID:CAP_USER
【7月27日 AFP】
国際天文学者チームは26日、超大質量ブラックホールがその近くを高速で通過する恒星に及ぼす重力の影響を観測することにより、理論物理学者アルバート・アインシュタイン(Albert Einstein)が提唱した一般相対性理論の予言の1つが正しいことを初めて確認したとする研究結果を発表した。

 アインシュタインは、音波の波長が伸び縮みすることで通過する列車の音の高さが変化するように聞こえるのと同様に、大きな重力によって光の波長が伸びる可能性があると予測していた。

 独マックス・プランク地球外物理学研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics)が主導する国際研究共同体「GRAVITY」の研究者らは、太陽系を含む天の川銀河(銀河系、Milky Way)の中心にあるブラックホール「射手座A*(Sagittarius A*)」を使えば、アインシュタインの理論を検証するための「申し分のない実験室」ができることに気が付いた。

 ブラックホールは光すら抜け出せないほど強力な重力を持つ極めて高密度の天体。
超大質量ブラックホールの射手座A*は太陽の400万倍の質量を持ち、銀河系で最大のブラックホールとされている。

 研究チームは、5月19日に射手座A*の近くを通過した「S2」と呼ばれる恒星を追跡観測した。S2の移動速度は時速2500万キロ超に及んだ。

 研究チームはさまざまな測定機器を用いてS2の速度と位置を算出し、アインシュタインの予測と比較した。
アインシュタインは重力の影響で光の波長が長くなる「重力赤方偏移」と呼ばれる現象を予言していた。
この赤方偏移はニュートン物理学では説明できない。

続きはソースで

(c)AFP

http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/b/c/810x540/img_bca707809c0d7179a6f79dbd2a9145e6101067.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3183982
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引用元: 【物理学】「アインシュタインは正しかった」 相対性理論の予言の一つを初確認[07/27]

「アインシュタインは正しかった」 相対性理論の予言の一つを初確認の続きを読む

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1: 2018/07/16(月) 21:04:23.66 ID:CAP_USER
ニュートリノとは、太陽などで起きる核融合反応や超新星爆発などから発生する素粒子です。
そのニュートリノを観測するための観測所が南極のアムンゼン・スコット基地の地下には存在しているのですが、同観測所で2017年9月に観測されたニュートリノが、「39億光年先のブラックホールから飛来したもの」だったことが判明しました。

Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert | Science
http://science.sciencemag.org/content/early/2018/07/11/science.aat2890

The IceCube Neutrino Detector at the South Pole Hits Paydirt - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/tech-talk/aerospace/astrophysics/the-icecube-neutrino-detector-at-the-south-pole-hits-paydirt

ニュートリノは他の物質と反応しにくいため、非常に観測が難しい素粒子であることが知られており、大規模な観測施設でのみ検知することが可能です。
ニュートリノを観測するために作られたアイスキューブ・ニュートリノ観測所では、面積が1平方kmを超える正六角形の範囲を持つ南極の氷に、圧力をかけた熱水ドリルで深さ2450mの穴を86個垂直に掘り、60個の光学センサーモジュールが搭載された細い棒を差し込んであります。
光学モジュールは棒に対して17m間隔で搭載されており、氷の表面から地下1450m~2450mの範囲に全てのモジュールが配置されるように調整されているとのこと。

その後、穴の中の水が再び凍って元通りの氷になれば、巨大な氷と一体となった立体型の観測所ができあがります。
光学モジュールは圧力に耐えられるように、バスケットボール大のホウケイ酸ガラスに封入されており、中にはデータを送信するための集積回路・電源・磁気シールドなどが内蔵されています。

ニュートリノが透明な氷の中の原子に衝突すると、ミュー粒子という電子よりも重い素粒子が放出されます。
光は氷の中で真空中と比較して24%遅い速度で進むため、氷の中で放出されたミュー粒子は氷の中を進む光よりも速く移動するとのこと。
局所的に光速を超えるスピードで粒子が移動すると、チェレンコフ光という青い光が生じます。
アイスキューブ・ニュートリノ観測所の光学モジュールは、このチェレンコフ光を検出することができる施設となっています。

アイスキューブ・ニュートリノ観測所では、ニュートリノによる反応を検知するとアラートを発し、世界中の科学者がニュートリノの発生源を探るように周知されています。
もっとも、ニュートリノが原子と衝突することは非常にまれであり、研究者らが寿命を迎えるまでにほんのわずかなチャンスを逃さないようにと、アイスキューブ・ニュートリノ観測所が設置されたわけです。チェレンコフ光は氷中の気泡によって発散してしまうため、アイスキューブを構成する光学モジュールは圧力がかかり、氷から気泡が閉め出される地下に埋められているのです。
https://i.gzn.jp/img/2018/07/13/south-pole-icecube-neutrino-detector/01_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180713-south-pole-icecube-neutrino-detector/

続きはソースで
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引用元: 【物理学】南極地下で観測されたニュートリノが39億光年先のブラックホールから飛来したものと判明[07/13]

南極地下で観測されたニュートリノが39億光年先のブラックホールから飛来したものと判明の続きを読む

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1: 2018/07/12(木) 13:09:29.99 ID:CAP_USER
中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系を分析する研究が実施され、「外部の重力場の中で自由落下する物体の加速度は、物体自体の重力にかかわらず一定である」という原理が、これまでで最も厳密な試験に合格した。この原理は、アインシュタインの一般相対性理論における重要な予測であり、今回の研究知見によって裏付けられたことを報告する論文が、今週掲載される。

一般相対性理論は、他の重力論と異なり、自由落下する物体の加速度は一定という前提に基づいている。この原理は、強い重力場を持つ中性子星のような天体にも当てはまると考えられており、「強い等価原理」として知られる。ただし、強い重力場の領域で、この原理の検証が行われたことはなかった。

続きはソースで

https://www.natureasia.com/ja-jp/research/highlight/12584
ダウンロード (3)


引用元: 【物理】自由落下の普遍性を確認 アインシュタインの一般相対性理論の正当性裏付け・・・中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系の分析結果

自由落下の普遍性を確認 アインシュタインの一般相対性理論の正当性裏付け・・・中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系の分析結果の続きを読む
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