ヒッグス粒子・私の解釈

ヒッグス粒子A-001

 

2013年のノーベル物理学賞は、半世紀前に物質に質量(重さ)を与えるヒッグス粒子の

存在を予言したイギリスのヒッグス氏と、物質に質量が生じる仕組みを説明する理論を

発表したベルギーのアングレール氏が受賞した。昨年から日本でも新聞・テレビで大々

的に取り上げられているヒッグス粒子発見の意義について考察した。

1.なぜ私たちは存在するのか?

   無限に広がる宇宙になぜ銀河や星があり、私たちが存在するのか?その謎を解く

    鍵がヒッグス粒子と呼ばれる素粒子だ。このヒッグス粒子により素粒子に質量

    (重さ)が与えられた結果、今の宇宙が創造されたのである。

2.ヒッグス粒子とは?

   約138億年前、ビッグバンと呼ばれる大爆発で宇宙が誕生したとされている。この

    時、重さのないたくさんの素粒子(物質を作っている小さな粒)が生まれ、自由

    に動いていた。宇宙誕生後、100億分の1秒で真空状態の宇宙をヒッグス粒子が

    満たしたことにより、光の速さで飛び交っていた素粒子は、ヒッグス粒子にまと

    わりつかれて、光の速さでは飛び回れなくなったのだ。この減速こそが質量

    (重さ)を生み出したと言われている。質量を持った素粒子はその後、集まって

    原子核を形成し、電子と結びついて原子が生まれ、星や銀河など多様な物質が

    存在する宇宙が生成されるに到ったのだ。

    長い間、ヒッグス粒子は理論上の存在だったが、昨年、スイスのジュネーブ近郊

    にある欧州原子核研究機構(CERN)にある大型ハドロン衝突型加速器(LHC)

    で、その存在を確定する実験結果が得られたのである。

3.ヒッグス粒子の存在証明はなぜそんなに難しかったのか?

   ヒッグス粒子は角砂糖ほどの大きさの中に10の50乗個ぐらいぎゅっと詰まって

    いる。だから全体を揺すってもその姿を捉えることができない。しかも、陽子の

    約134倍の質量を持っているので、その姿を捉えるには強い力で1個だけをはじ

    き出して調べることが必要なのである。ところが従来の実験施設では、宇宙を誕

    生させたビッグバン直後に匹敵する膨大なエネルギーを発生させることができな

    かった。このエネルギーを生み出したのがCERNの新たな装置なのだ。

4.LHCってどんな加速器なの?

   CERNは1周が27キロある巨大な加速器、LHCを建設し、人類史上最大のエネル

    ギーで、原子を構成する陽子同士を衝突させ、宇宙の誕生直後を再現する実験

    を5年前に始めた。陽子を光と同じぐらいの速さまで加速して、陽子同士を衝

    突させて、生まれた無数の粒子の中にヒッグス粒子が無いか、探し続けた。

    そして、昨年7月、日米欧などの国際的な研究グループが新しい粒子を発見し、

    その後、この新しい粒子がヒッグス粒子であることが、ついに証明されたのだ。

5.ヒッグス粒子は全ての素粒子にまとわりついたのか?

   ヒッグス粒子は光の素粒子だけにはまったく、まとわりつかなかったのだ。その

    ため、光には重さが全く無く、現代物理学において最も速い物質だと考えられ

    ている。

ヒッグス粒子の発見により物理学上の「標準理論」で存在が予測されていた17種類の

素粒子すべてが発見され、素粒子物理学はひとつの到達点に達したのである。

次なる大発見はあるのだろうか。物理学者は「ある」と答えるに違いない。探求に終わ

りはない。しかし、その研究にはこれまで以上の膨大な費用が必要になる。

確かに19世紀に電子が発見されたとき、電子レンジやテレビ、携帯電話という、新し

い産業が生まれることを予測した人はいなかったはずだ。魅力ある研究分野であること

は充分認める。だが、手持ちの資金は有限だ。原発を抱え、地震や風水災害による被

害から逃れられない日本にとって、夢につながる研究への予算と災害からの復興・防災

に関わる予算の配分については、慎重なる検討が必要であることを切実に思うこの頃で

ある。

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