Newton2012年 03月号よりヒッグス粒子とタイムトラベルを紹介!

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Newton (ニュートン) 2012年 03月号 [雑誌]

はじめに

タイムトラベルに惹かれて購入したが、内容としてはヒッグス粒子の方が分かりやすくておもしろかった。

やっぱりニュートン分かりやすい!と改めて思った。
定価1000円もやむを得ないかと。

以下、ヒッグス粒子とタイムトラベルに絞って簡単に。

ヒッグス粒子

・まずそもそも素粒子とは?
 →物質の最小構成単位。それ以上崩せない、分割できない。
  物質を構成する原子は陽子・中性子・電子から成る。
  この内さらに、陽子と中性子はクォークから成る。

 この場合、これ以上分割できない電子とクォークは素粒子の一種である。

・素粒子を分類すると?
 →①フェルミ粒子:物質を構成する素粒子。電子やクォークはこれ。
  ②ボーズ粒子 :力(重力や電磁気力)を伝える素粒子。

 そして未だ未発見だが、存在するとされる

  ③ヒッグス粒子:他の素粒子に質量を与えるとされる。神の粒子とも
          言われ、これを発見するための実験がスイスの
          LHC(大型ハドロン衝突型加速器)で行われている。

・質量を与えるとは?
 →質量とは、その物体の動かしにくさのことでもある。
  ヒッグス粒子は、他の素粒子にまとわりつくことで抵抗となり、
  それが動かしにくさ、すなわち質量を与えている。

・では、ヒッグス粒子以外の素粒子は質量0なのか?
 →標準理論を受け入れるなら、そのように考えられる。

・標準理論とは?
 →素粒子物理学の基盤ともいえ、素粒子間の力の相互作用を
  説明する理論である。この理論により、重力以外の3つの力は
  非常に正確に説明できる。
  

 →しかしこの理論、素粒子の質量が0でなければ成り立たない。
  だが実際は、電子・クォークをはじめ、大半の素粒子は質量を
  もっているという矛盾が生じる。

・そこで、この矛盾を解決するのがヒッグス粒子である。
 →素粒子のもつ質量が、宇宙誕生後間もなく、ヒッグス粒子によって
  後天的に与えられたもの、となればうまく説明でき、矛盾解決。

  そのためには、ヒッグス粒子の発見が不可欠。
  現在までの段階で、ヒッグス粒子は質量126GeV(ギガ電子ボルト)
  付近に約99.98%の確率で存在すると考えられる。

  しかし、厳密さを求める素粒子物理学の世界では、その確率
  99.9999%以上にならないと新粒子の発見とはいかないらしい。
  すさまじい。

タイムトラベル

・未来への時間旅行
 →これは可能である。
  というより、現実に起きている。

  例:素粒子ミューオン光速に近い速度で、大気圏から地上へ
    つっこむ。本来、100万分の2秒ほどの寿命であり、
    約1キロしか進めず、別の素粒子に変化する(崩壊)。
    がしかし、実際は十数キロから数百キロ進んで、地上にまで
    到達する。

    これは相対性理論で説明される。光速に近い速度で進むこと
    により、ミューオンの時間の流れが遅くなったためである。  

    =ミューオンは100万分の2秒ほどの寿命を超えて、未来へ
     旅したといえる。

 このように未来へのタイムトラベルは、光速に近い速度で動ければ
 実現する。
 他に、重力の強い天体(時間の流れが遅くなる)を利用する方法も。

・過去へのタイムトラベル
 →難しいのはこちらです。理論的には可能という意見もあります。
  もちろん不可能だという意見もあります。
  説明が難しいので、以下キーワード解説。

 因果律…あらゆる現象には、時間的に先んじた原因がある、というもの。 
     過去へ戻ることが可能になれば、結果(未来)が原因(過去)に
     影響を及ぼすことが可能になり、因果律は崩壊する。

     このことから、タイムトラベルに否定的な考え方をする科学者が
     多い。

 祖父殺しのパラドックス
    …過去に戻って、祖父を殺すと、自分が生まれなくなる。
     すると過去に戻って、祖父を殺す自分もいないことになり、
     矛盾が生じる。

     パラドックスとは、正しい論理展開のように思えるのに、結論に
     矛盾が生じること。

 多世界解釈
    …消失した可能性を実現している別の世界(パラレルワールド)
     が実在する、という考え。可能性の数だけ、世界が枝分かれし、
     それらが全て現実に実在するということ。

     この考えだと、タイムトラベルしても過去を変えることは
     できない。
     それは別のパラレルワールドを生むだけである。

 ワームホール
    …理論的に過去へのタイムトラベルを可能にするもの。
     離れて存在する空間に浮いて2つの穴。どこでもドアの
     ようなもの。
     2つの穴が空間を超えてくっついており、瞬時に移動できる。

     ただし、宇宙に実際に存在するかは分からない。

 エキゾチック物質
    …負のエネルギーを持ち、空間を押し広げる反重力的な作用
     (斥力作用)をもつ物質。

     ワームホールは瞬時に潰れて、ブラックホールへと変貌して
     しまうため、エキゾチック物質を注入することで潰れないよう
     維持できる。実際存在するのか、つくれるのかは謎。

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