ノーベル物理学賞:ヒッグス氏とアングレール氏 2013年10月08日

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※- ノーベル物理学賞:ヒッグス氏とアングレール氏 2013年10月08日

10月08日、NHK website ー: 今年のノーベル物理学賞=「ピーター・ヒッグス氏」と「フランソワ・アングレール氏」の2人が選ばれた。

全ての物質に質量を与えるヒッグス粒子の存在を半世紀近くも前に予言したイギリス、エディンバラ大学のピーター・ヒッグス名誉教授。

もう一人は、ベルギーのブリュッセル自由大学のフランソワ・アングレール名誉教授の2人です。

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スウェーデンのストックホルムにある選考委員会は日本時間の午後7時45分ごろ、ことしのノーベル物理学賞を発表しました。

選ばれたのは、イギリスのエディンバラ大学のピーター・ヒッグス名誉教授と、ベルギーのブリュッセル自由大学のフランソワ・アングレール名誉教授の2人です。

2人は、すべての物質に「質量」を与える「ヒッグス粒子」の存在を1964年に予言しました

ヒッグス氏らの理論によれば、およそ138億年前、宇宙が誕生したビッグバンの大爆発によって生み出された大量の素粒子は、当初質量がなく自由に飛び回っていた。

その後、ヒッグス粒子が宇宙空間をぎっしりと満たしたため素粒子がヒッグス粒子とぶつかることで次第に動き難くなり、物質を構成した。

「ヒッグス粒子」は、その後半世紀近くたっても発見されませんでしたが、日本を含めた国際的な研究グループが、2012年07月、巨大な加速器を使った実験でヒッグス粒子を発見しました。

ヒッグス氏らの研究は、宇宙の成り立ちを解明するうえで重要な手がかりをもたらしたと高く評価されていました。

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≪ 解説・ヒッグス粒子とは ≫

ヒッグス粒子は、宇宙空間すべてを満たしている素粒子として、1964年にイギリスの物理学者ピーター・ヒッグス氏や、ベルギーの物理学者フランソワ・アングレール氏らが存在を予言しました。

もし、ヒッグス粒子が存在しなければ、私たちを含め、宇宙を構成するすべてのものが生まれないことになるため、「神の粒子」とも呼ばれています。

ヒッグス粒子が担っている最も大きな役割は、宇宙のすべての物質に「質量」、つまり「重さ」を与えることです。

およそ138億年前、宇宙が誕生したビッグバンの大爆発によって生み出された大量の素粒子は、当初、質量が無かったため、高速で自由に飛び回っていました。

ところが、その後、ヒッグス粒子が宇宙空間をぎっしりと満たしたため、素粒子はヒッグス粒子とぶつかることで次第に動きが鈍くなり、物質が構成されていったというわけです。

ヒッグス粒子にぶつかることで動きが鈍くなる、この「動きにくさ」が、物質の質量そのものだと考えられています。

ヒッグス粒子は私たちの身の回りも含め、どこにでも存在していると考えられていますが、見つけ出すのは簡単ではありませんでした。

私たちの宇宙は、1960年代以降まとめられた現代物理学の標準理論で、17の素粒子から成り立っていると予言されました。

このうち、物質を形づくる「クォーク」や「レプトン」など16の素粒子については、20世紀のうちに存在が確認されました。

最後の1つ、ヒッグス粒子だけが今世紀になっても見つかっていませんでした。

その理由は、ヒッグス粒子は非常に小さく、空間にぎっしりと密集しているため、見つけ出すには、宇宙が生まれたときと同じような大きなエネルギーを使って空間から取り出す必要があったからです。

このため、CERN=ヨーロッパ合同原子核研究機関は1周が27キロある巨大な「加速器」と呼ばれる実験装置を建設しました。

人類史上、最大のエネルギーで、原子を構成する陽子どうしを衝突させ、宇宙の誕生直後を再現する実験を5年前に始めた。

衝突させる陽子は光と同じぐらいの速さまで加速して、生まれた無数の粒子の中に、ヒッグス粒子が無いか探しました。

その結果、日米欧などの国際的な研究グループは、去年7月、新しい粒子を発見し、その後、ヒッグス粒子であることが分かりました。

この発見によって現代物理学の標準理論が予言した「17の素粒子」がすべて発見されたことになった。

今後、ヒッグス粒子の性質を詳しく調べることで、宇宙の成り立ちの解明につながる研究がより一層、進展すると期待されています。

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≪ ヒッグス粒子発見に日本の貢献 ≫

ヒッグス氏やアングレール氏らの予言から、およそ半世紀の歳月を経て見つかったヒッグス粒子。

その発見を可能にした巨大な実験装置の建設には、日本企業の高い技術力が欠かせませんでした。

ヒッグス粒子発見の舞台となったのは、スイスのジュネーブ郊外にあるCERN=ヨーロッパ合同原子核研究機関の巨大な「加速器」という実験装置です。

この装置は、LHC大型ハドロン衝突型加速器と呼ばれ、地下=100メートルにある一周27キロの円形のトンネルの中に、真空のパイプが通されています。

この中で、原子を構成する陽子を2つ、それぞれ逆方向から光と同じぐらいの速さで飛ばして正面衝突させることで、極めて高いエネルギーを生み出し、ビッグバン直後の状態を再現します。

衝突の回数は1秒間に数億回。

その時に生まれる無数の粒子の中から、「検出器」を使ってヒッグス粒子の可能性がある粒子を瞬時に選び出します。

こうした実験装置の建設に大きく貢献したのが、日本企業の高い技術力です

例えば、「加速器」の中を光に近い早さで飛ぶ陽子の軌道を制御する電磁石のコイルには、日本の金属素材メーカーの導線が使われています。

この特殊な導線を作るには、これまでにない繊細な技術が必要で、メーカーは試行錯誤の末、長さ1メートル余りの「銅の筒」を40キロメートルまで引き延ばす技術を開発しました。

また、この導線を超電導状態とするためにマイナス271度の極低温に冷やす冷却装置も日本のメーカーが製造しました。

一方、「検出器」には、日本の半導体メーカーの高い感度のセンサーが採用されるなど、CERNは日本企業の技術を高く評価しています。

CERNでプロジェクトの責任者を務めたリン・エバンス博士は、「日本はヨーロッパにはない高い技術をもたらした。日本企業の貢献は加速器の建設にとって欠かせないものだった」と話しています

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ノーベル物理学賞:ヒッグス氏とアングレール氏 2013年10月08日 への1件のフィードバック

  1. ノーベル物理学賞:ヒッグス氏 と アングレール氏 2013年10月08日
    宇宙の始まり「ビックバン」後、全ての物質に質量を与える「ヒッグス粒子」

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