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素粒子

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1: 2018/12/05(水) 00:49:09.68 ID:CAP_USER
 国家的プロジェクトというと、東京オリンピックや大阪万博ばかりが注目されがちだが、実は岩手県で、それらを凌ぐスケールの超巨大プロジェクトが持ち上がっているのを、ご存じだろうか。

 岩手・北上山地の地下100メートルに、全長20キロに及ぶ直線状の「加速器」を建設。全世界から膨大な数の科学者たちが集い、ヒッグス粒子や、宇宙を構成するダークマター(暗黒物質)などを解明しようという「国際リニアコライダー」(International Linear Collider 以下、ILC)計画があるのだ。

 「ちょっと、何言ってるのか分からない」という人のために簡単に説明をすると、「加速器」とは、原子よりも小さな「素粒子」を光の速さで正面衝突させる研究施設(ILCの場合は電子と陽電子を衝突させる)のこと。人も地球も宇宙もすべては素粒子からできているので、ここの謎を解くことで、宇宙の成り立ちはもちろん、まだ解明されていない物資、現象などこの世界のさまざまな謎に光を当てられる、というわけなのだ。

 この素粒子については、『アイアンマン』『アントマン』というマーベル映画や、『エヴァンゲリオン』などのSFアニメにもちょこちょこ登場するので、ファンの方ならば聞いたことがあるのではないだろうか。ちなみに、世界中で興行記録を塗り替えた大ヒット作『アベンジャーズ/インフィニティ・ウォー』の続編が来春公開されるが、そこでも素粒子が物語の重要なカギを握るとされている。

 そんな幼稚な話は興味ゼロだね、という人でも、スイスのジュネーブにある「CERN」(欧州原子核研究機構)の名は聞いたことがあるだろう。

 世界中の研究者が情報にアクセスできることを目的としたWWW(ワールドワイドウェブ)が考案されたことから、「インターネット発祥の地」として有名なこの施設にも円形の加速器があって、「ブラックホール発生装置だ!」「研究を進めると宇宙が崩壊する」なんて『月刊ムー』のような超自然科学系サイトでもちょこちょこ取り上げられているので、一度や二度は耳にしたことがあるはずだ。

そんな世界的な研究所を上回る施設を日本に造ろうじゃないの、というのがILC計画だ。

 「なぜわざわざ日本で?」と首をかしげる方も多いかもしれないが、推進している方たちのお話を聞いてみると、いくつか大きな理由が見えてくる。

 まず、日本は、中間子理論を提唱した湯川秀樹から、近年のニュートリノ天文学の小柴昌俊氏、6つ以上のクォークが存在を予測した益川敏英氏、小林誠氏まで、多くのノーベル物理学賞受賞者を生むなど、世界の素粒子物理学をリードしてきた。また、加速器に関する技術も世界一と評され、茨城県つくば市にあるKEKB加速器は現時点で世界でも最も密度の高い電子ビームをつくることができる。

 そんな“素粒子研究先進国”である日本の競争力をILCでさらに確固たるものにしようというのが、まず1つなのだ。

そして、もう1つ重要なのが、経済効果だ。

 世界中から優秀な頭脳が集結してくるわけなのだから、経済効果を期待する声が出るのは当然だ。事実、CERN周辺には世界中の科学者が家族を連れて定住したことで、消費や観光など地域振興が成功している。しかも、ILCが優れているのは、その効果が続く「期間」だ。どんなに「頑張れ、ニッポン!」「万博で大阪を元気に!」と叫んだどころで、五輪や万博というイベントは数週間から半年ほどで閉店ガラガラとなって、後には莫大な維持費がかかる「負の遺産」が残ってしまう。事実、東京五輪で新たに建設されている競技施設も既に大赤字が試算されている。

 が、ILCは違う。世界中からさまざまな研究者が訪れ、入れ替わり立ち替わり30年近く研究が続けられるという。設立から60年を経たCERNが活況していることや、素粒子物理研究の性格からしても、極めて息の長い研究施設になる見込みなのだ。

 そのような意味では、ILC計画とは、日本の東北で「科学のオリンピック」を30年間ぶっ続けで開催をするようなものと言っていいかもしれない。

http://image.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/yd_kubota1.jpg
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http://image.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/yd_kubota3.jpg

続きはソースで

ITmedia ビジネスオンライン
http://www.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/news057.html
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引用元: 【宇宙開発】加速器、国際リニアコライダー、「宇宙の謎に迫る国家プロジェクト」に、日本学術会議が猛反発のワケ

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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
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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: 2018/08/11(土) 00:30:37.36 ID:CAP_USER
Point
・10年前に銀河中心から謎のガンマ線放射を観測し、それが暗黒物質粒子の証拠であると期待されていた
・新たな解析で、この超過放射がミリ秒パルサーと呼ばれる高速回転する中性子星から放射されていると示される
・この結果により暗黒物質粒子発見の可能性の1つが潰える

天の川銀河の中心から発せられた、謎のガンマ線放射。ここ10年ほどこの放射は、研究者たちが追い求める「暗黒物質粒子」を起源としている可能性が考えられていました。しかし、アムステル大学とアヌシー・ル・ビュー理論物理学研究所の物理学者たちは、この放射の源が、「高速回転する中性子星」である可能性が高いとする証拠を発見しました。

The Fermi-LAT GeV excess as a tracer of stellar mass in the Galactic bulge
https://www.nature.com/articles/s41550-018-0531-z
謎に包まれたextended emissionと呼ばれる放射と不思議な拡散が、フェルミガンマ線宇宙望遠鏡のガンマ線放射の観測によって明らかになりました。この放射が発見されたのは10年ほど前。素粒子物理学者たちは当時、とても熱狂しました。なぜなら、長らく求められていた、銀河内部の暗黒物質粒子の自壊から生まれる信号のすべての特徴を持っていたからです。

このような信号を見つけることで、他の物質への重力的な影響でしか観測されない暗黒物質が、新しい素粒子で出来ていることを確認できるようになります。

続きはソースで

https://i2.wp.com/nazology.net/wp-content/uploads/anotherblowf-1.jpg
https://i0.wp.com/nazology.net/wp-content/uploads/1-anotherblowf.jpg

https://nazology.net/archives/17320
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引用元: 【天文学】暗黒物質の証拠とされていた「銀河系中心の超過放射」の正体は、高速回転する中性子星だった[08/09]

暗黒物質の証拠とされていた「銀河系中心の超過放射」の正体は、高速回転する中性子星だったの続きを読む

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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]

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1: 2018/07/14(土) 23:01:51.62 ID:CAP_USER
■量子論で崩れはじめた科学の礎

同時に複数の場所に存在でき、だれも見ていないときには存在しない。時空を超えて瞬時にコミュニケーションを取ることができ、物理的に通り抜け不可能な障壁を難なくすり抜け、人に見られることで物質化する。

霊魂の説明ではない。量子の性質の話である。

現在の量子物理学の根幹をなす量子力学が、シュレーディンガーやハイゼンベルクらにより数値的に整理されたのは、1925年ごろからとされている。まだ100年にもならない若い分野だ。それが今、世界の見方を大きく変えようとしている。

誕生以来、科学は物質主義を貫いてきた。目に見える物質こそが唯一であり、そこには宗教や心霊、超能力などオカルト的要素が加わることはなかった。

ところが量子物理学の発展により、物質の存在事態があやふやになってきた。確かに身のまわりには、見えて、触れて、観察できる物質が存在する。しかし構成要素を素粒子にまで分解すると、そこには物質の存在が不確定となる世界があった。素粒子は量子であり、確率として存在するだけで、観察するまで状態は確定しないのだ。

最近、マクロな視点でも非実在性(だれも見ていない間は存在していない)の可能性が指摘されている。NTTと米イリノイ大学の実験で、量子から見れば巨視的状態となる電流状態で非実在性が確認されたという。

これまで意識の謎を解明するには、脳という物質が対象とされてきた。しかし、この手法で謎が解明されていないのは周知の事実である。そこで、ここにきて、ポスト物質主義を唱える学者が現れはじめた。

米アリゾナ大学のゲ◯リー・シュワルツ教授によると、臨死体験や超能力を科学として取り扱わないのは、イデオロギーの問題であるという。これらを避けること自体が、非科学的だというのだ。科学界を敵に回す主張だが、今ではポスト物質主義に賛同する学者が多数、現れている。

続きはソースで

(ムー2018年8月号 総力特集「最新理論 宇宙は生命体だった!!」より抜粋)

http://gakkenmu.jp/column/16312/
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引用元: 【話題】素粒子にも意識がある!? 生命の定義を問い直す「宇宙=生命体」論

素粒子にも意識がある!? 生命の定義を問い直す「宇宙=生命体」論の続きを読む
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