1: しじみ ★ 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。

■クォークとどう関係があるのか?

 寿命が数十億年もある電子とは異なり、ヒッグス粒子の寿命は驚くほど短く、10のマイナス21乗秒にも満たない。このわずかな時間が過ぎると、ヒッグス粒子は崩壊してさらに細かいほかの素粒子に変わる。2014年には、LHCの検出器であるATLASとCMSの共同実験チームが、ヒッグス粒子が1対のガンマ線光子へと崩壊する過程を観測したと発表している。

 標準モデルでは、ヒッグス粒子がクォークと呼ばれる素粒子に崩壊する可能性も予言されている。クォークには、アップ、ダウン、トップ、ボトム、チャーム、ストレンジという6種類があり、原子をつくる陽子や中性子などを構成している。(参考記事:「ノーベル物理学賞は素粒子理論の3氏」)

 ヒッグス粒子の崩壊は、いくつかの重要な法則にしたがって起こるとされている。例えば、ヒッグス粒子は電荷をもたないので、崩壊によってできる粒子の電荷の合計もゼロにならなければならない。ヒッグス粒子が崩壊して電荷をもつクォークになるときには、クォークと反クォーク(電荷が逆である以外はすべて同じ粒子)の対になって現れなければならない。そうすれば、クォーク対の電荷が打ち消しあってゼロになるからだ。

 ヒッグス粒子の質量も、崩壊の起こり方を制限する。標準モデルによると、ヒッグス粒子が崩壊するときには、約58%の確率でボトムクォーク‐反ボトムクォークの対になるという。この予想は標準モデルの検証として重要なので、ヒッグス粒子からボトムクォークへの崩壊が見られなかったら標準モデルは困ったことになっていただろう。

「そうなったら、標準モデルを維持できません」とヘッカー氏は言う。

 ATLASとCMSの実験グループは、実際のヒッグス粒子がボトムクォークへと崩壊する過程を独立に観察して、理論が現実と一致することを示したわけだ。


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/
0511013_01-A5-at-72-dpi
by CERN is licensed under CC 表示-継承 4.0

4: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 13:37:38.88 ID:Am65my9h
よく分からん
数学も物理も特殊になりすぎた

6: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 13:50:59.06 ID:3+byxvVJ
>>4
これまで:ヒッグス粒子の存在(他の粒子崩壊過程での観測)が確認された。
今回:ヒッグス粒子が崩壊する現象が確認された。

→ヒッグス粒子の崩壊が今後も確認されれば、崩壊後に、どのような素粒子が
  出てくるのか確認できる。そうすると、これまで分かっていなかったヒッグス
  粒子の特性の解明が期待できる。

7: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 13:56:03.56 ID:oq4oPTue
ヒッグス粒子なら理論上こうなる筈って仮説が実証されたって感じだな

10: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 14:13:26.81 ID:ZYNRuMPM
この辺の極微の基礎研究って
なんかの役に立つの?

13: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 14:30:21.14 ID:3+byxvVJ
>>10
・仮説だらけの量子力学の完成に近づく
・宇宙の成り立ちを推測できる
・粒子の観測技術の向上で量子コンピュータの効率化に近づく
・新しい暗号通信方式が期待できる
・核融合など、新しいエネルギー源の開発にもつながるかもしれない
・空間の仕組みを解明することで、宇宙航行が効率的になるかもしれない
・量子力学の完成に近づくことで、新しいCPUやメモリーの設計につながるかもしれない
・量子力学の完成に近づくことで、近似値でやっていた曲線設計がやりやすくなり、自動車設計が廉価になるかもしれない
・新しいエネルギー伝達手段の開発につながるかもしれない
・地球外生命体の探索に役立つかもしれない

昔から人はアカデミックな研究で、まったく新しいことを学んだときに、
それに対応する発明を色々してきたよ。

初期の素粒子の研究からは、光電管を用いた暗視システムができたし、
考古学の年代測定の基準を作った。

宇宙の研究だと、ニュートンの天体研究はイギリス海軍の航海用の星図
制作の助けとなり、様々な土地へ進出する足掛かりを得た。微分積分方式
の一般化も、様々な工業機械設計へと波及した。

逆に工業・産業の世界からアカデミックな世界へのフィードバックもある。
量子力学は鉄工の世界では、素材の温度や状態を確認するための光スペクトル
の分析結果があって、そこから素材ごとの温度、光線スペクトルの関係を導き、
原子ごとの光線特性から量子力学を始める助けになった。ニュートンが天体の
運行原理を解明できた背景には、ハレーが行っていた海軍の星図が裏付けとして
活用された。

学問の研究と実学は、歩調を合わせて進歩してきたという歴史があるよ。

12: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 14:30:20.59 ID:dAqNlTk3
ノーベル賞取るんだろうか?

18: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 17:03:55.80 ID:Kt1Mz6wV
>ヒッグス粒子の寿命は驚くほど短く、10のマイナス21乗秒にも満たない。
と、言う事は常にどっかで生成されているの?

14: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 15:18:10.36 ID:1/PdNrS9
宇宙に満たされて質量を生み出すヒッグス場が
実は10の21条分の1秒で崩壊するってこと?
じゃあ、どうやって満たされてるんだ?

15: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 15:36:50.02 ID:oq4oPTue
ヒッグス場が励起してるところがヒッグス粒子
場の量子論で調べてみよう

19: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 17:09:58.99 ID:4hq3SOOB
正確な検証ってほんとに大変だからな。よくやったよ。
生きてるうちに質量がなんなのか知りたいもんだわw

21: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 17:28:56.45 ID:Za6oWJJO
超対称性粒子の方は未だ見つからずか

22: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/04(火) 18:53:29.68 ID:jlSG1Qy+
10のマイナス21乗秒しか存在しない存在なんて
存在じゃなくて状態と言った方がいいんでないかい?

26: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 00:05:59.59 ID:d35lIsEb
>>22
励起状態と言おうか

27: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 02:41:37.63 ID:ekKaB+H4
>>22
プランク時間は10のマイナス44乗秒
10の23乗倍で、↑を1秒と置き換えると3000兆年の寿命

28: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 02:57:32.01 ID:ekKaB+H4
3000兆年といえば宇宙の年齢百数十億年の20万倍
宇宙百億年の悠久の時間の中で繰り返されたあまたの膨大な歴史と文明、
さらにその20万回分の繰り返しを生きてようやく終わり迎えたヒッグス君を、
「存在でなく一瞬の状態だった」とは、すばらしい超仏教的イメージだな

29: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 05:51:28.25 ID:tdqbijwo
ということは、宇宙船の進行方向のヒッグス粒子を消滅させる事が出来れば、高速な飛行体が作れたりしないのかしら?

30: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 07:34:53.46 ID:ozydJIhV
超強力な磁場を発生させれば空間のヒッグス場にある原子中の中性子間の斥力を消去できる
そうすれば微小な重力の落ち込みが生じるために連鎖で「表面の破断」を引き起こす
こうなれば空間に穴が開く

37: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 14:42:50.01 ID:BCMN77pQ
ヒッグス粒子もクオークも錯覚だよ。何か別のものの一面を見てるだけ。
別のどう言うものかは永遠に分からないだろうけど。

40: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 14:55:17.15 ID:VdQGIo8q
>>37
究極のホンモノなんてあるか判らないけど、数字を軸に、いまの地球の学問の知識と関連付けて、
いままでわからなかったことをわかるようにするのが科学なんじゃないのかな。

だから、昔の哲学と科学が混同されてた時代も、測量などで土地分割に必要だった数字の知識が
他の自然現象を説明するのに至ったことで、数字=人の論理の理性の世界=イデアとされて、
そこに繋がる知識を求めてたんだと思う。

電磁気学も何も無かった頃から、いま量子力学で多用されている波の計算方式は使われていた。
それは光・水面の波という形で観測できる一般的な法則、もっというと、人が結果を予測できる理屈
があったから。それでニュートン前後の時代は、光も電磁波もスペクトルも何もわからない状態で、
レンズの設計が行われ、望遠鏡がたくさん作られた。実学の世界では、航海や工事や測量に使われ、
アカデミックな世界では天体観測などに使われたりしてたじゃん。

技術者は量子力学なんてのを意識しないでテレビやラジオや電話や携帯電話を作ったのも、学と
産の世界で培ってきた一般的な理屈があるから。だから、究極の真実よりも、まずは人に判る理屈
から入っていくのがいまの科学の在り方だと俺は思うよ。

もちろん、対象は自然なんだから、人のいままの見方をひっくり返して、例えば、数字にしても10進法
でも16進法でもない新しい数字があれば簡単に解明できる課題もあるかもしれないけど、ないもの
を研究しても何も始まらない。

38: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 14:48:45.01 ID:YsHKAk5A
逆に考えるんだ。

何か別のものの一面に対し、それぞれにクオークとかヒッグス粒子とかといった
名前をつけて、今の自分たちに理解しやすくしたのが、標準模型だと思えば良い。

別のどういうものかは、今はわからんけど、いずれわかるかもしれないし、
そこでわかった事も、何かさらに別なものの一面に過ぎないかもしれないが。

39: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 14:54:12.23 ID:cgLhqU7q
ヒッグス粒子がみつかったとき、これで最後のピースがはまったみたいな感じだったけど、
実は重力子はまだ見つかってないし、今の素粒子物理学って全部重力ゼロで計算してるらしいよ
計算に重力入れるとスーパーコンピュータでもまったく計算できないほど複雑になるらしい
ぜんぜん駄目だよ 謎だらけだよ

41: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 15:23:05.02 ID:YsHKAk5A
>>39
>ヒッグス粒子がみつかったとき、これで最後のピースがはまったみたいな感じだったけど、

それは素人の思い込み。

現場的には、標準模型にはどこか間違いがあるはずなのに、
実験結果で簡単に矛盾が生じてくれないので、どこからどう
崩していったら良いのか途方に暮れている状態。

45: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 19:02:15.35 ID:OkB3QeGk
>>41
何処かに間違いがあると考えるのも幻想だろうに

43: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 17:36:14.93 ID:cZhziKTc
標準模型と矛盾する実験結果は既に出てるしそもそも重力考えてないからね
しかしどんどん大きな実験施設を作らないと理論を進める助けになる情報も得られないのが辛いな

47: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 19:40:28.73 ID:xnabGkxv
台風を消滅させる方法を開発せえ

124: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/10(月) 23:06:08.29 ID:WhdwueMh
>>47
逆回転にまわせ

52: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 20:36:03.12 ID:gd/RJvjc
>現在の宇宙はヒッグス場の中に浸っており
エーテル論みたいなものか?

53: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 21:10:19.55 ID:MqqcIYki
>>52
電子と陽電子が合体するとガンマ線を放出して消滅する
一方真空では電子、陽電子対が常に生まれては消滅する事を繰り返す
という事は消滅ではなく、電子陽電子の対は空間に存在し合体すると認識できなくなるとも考えることができる
この状態の電子陽電子対はエーテルの条件を満たしているとも言える

54: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 21:23:04.31 ID:3TqNtuBS
完全なる神の粒子を認めるしかない
神よ貴方は近くにおられた

55: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 23:10:10.99 ID:SkEhnFUC
神なんていないわ

59: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/06(木) 12:39:51.92 ID:LnZ212kC
まず根本的に場の解明が先だろ
ヒッグスに場があるのかよ?

60: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/06(木) 13:33:02.77 ID:Q9/nVzn6
電場・磁場・ヒッグス場・ゲージ場。
色々あるけど、数学で考える時に便利だというだけだろう。
場なんて無いと思う。

62: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/06(木) 15:14:39.22 ID:LnZ212kC
>>60
実際現実に場はあるだろ

61: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/06(木) 14:23:59.01 ID:dmIFbHGU
観測事実をきわめてよく説明できる数学モデルがあって、それを今の人間の
常識で解釈すると、場という表現になる。

クォークに色はついていなくても、数学モデル的には色モデルになってるように。

103: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/08(土) 21:44:12.14 ID:pqB6aCQT
>>61
だな。
人間の知能指数が300を越えれば
やっと形式化にたどり着くだろう
必要なのは何事も言語化するという試行錯誤だ

68: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/06(木) 21:40:00.27 ID:dlBnRkZ8
ボトムクォークにしてもそれが崩壊しないとかするとか
そういうレベルまでまだ素粒子物理学が到達していないんだよね
 
つまり核心は何もわわからないような状態で
質量がどうこうとか大仰なことを考えようしている
そんなの無理だと思うんだよな

74: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/07(金) 09:26:37.12 ID:/HU4Pu7M
>>68
考えた方が間違ってる。分かってないからこそ考えるんだよ
主客転倒した発想だな

75: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/07(金) 09:27:17.34 ID:80vGO+GP
ヒッグス馬を水飴に例えるなとヒッグスさんが怒ってた。

79: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/07(金) 17:43:37.68 ID:IJRVBWn+
では、なぜヒッグス場なのか?
の答えはどうなってんの?

やっぱ。この宇宙は偽の真空なんですか?

80: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/07(金) 19:30:40.98 ID:BVnxCilq
答えは「人間は物質になったから場は見えないし理解できない」だよ。
素粒子に戻れば見えるだろうけど、人間としての意識が存在しないからやはり人間には見えない。

81: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/07(金) 23:17:41.49 ID:bQdsu3sR
何故全ての場が人間に見えないか?
こっちから研究しろよw

83: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/08(土) 01:27:08.82 ID:3+dsbiyU
>>81
生存に必須ではないから、あるいは有利ではないから進化の過程で獲得するに至りませんでした。
また、地球生物の利用可能な生体材料で
センサーが構築できないものも多いと思います。

95: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/08(土) 11:47:56.05 ID:hTjnCU0A
ヒッグス場とヒッグス粒子の関係がよくわからない…

96: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/08(土) 12:35:37.57 ID:Ri2XLYJ5
>>95
ヒッグス場は空間全体がそういう仕組みを持っていると言われている。
ヒッグス粒子は量子化されたヒッグス場で、その状態じゃないと観測
できない。いまはこのヒッグス粒子を追いかけ、特性を調べることで、
この宇宙の空間じたいの仕組みがわかると期待されている。

105: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/08(土) 22:05:46.42 ID:8WDC7n9N
ヒッグス粒子が崩壊すると58パーセントの確率でボトムクオークと反ボトムクオークになる、というくだりが理解できないわ。

109: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/09(日) 12:28:14.17 ID:qLScSf5v
>>1
電子って寿命あんの? 
たった数億年しかないならこの世の物質なんかなくなってそうな

126: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/12(水) 13:35:40.94 ID:BWELFo/s
質量と重力の関係って、ヒッグス粒子から説明できるの?

127: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/13(木) 02:34:01.31 ID:5persttr
>>126
できると言われている。

131: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/13(木) 18:08:03.76 ID:+ray3k0v
>>126
重力は質量を持たないものを含めてあらゆる形のエネルギーに作用する
たとえば光子は質量0の素粒子だけど重力の影響を受けて重力レンズ効果として観測できるでしょ

132: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/13(木) 18:30:55.59 ID:bYg7qjac
>>131
それは光子と重力の相互作用とは言わないよ。
相互じゃないでしょ?

129: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/13(木) 13:33:38.22 ID:VddC6Oup
記事を読んでも良く解らなかった

標準モデルによると素粒子が宇宙のそこらにあるヒッグス場にひっかかることで質量を得ている

標準モデルが正しいならヒッグス粒子が崩壊するはず

ヒッグス粒子が崩壊したのが見つかったので標準モデルはある程度正しいっぽい

まではいいんだが
結局、標準モデル内でヒッグス粒子の崩壊が
どうして物質に質量を与えることにつながるのか
記事は説明していないと思う

130: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/13(木) 13:50:01.69 ID:ASm7A2tH
そりゃ標準理論までの歴史を書くと本一冊になっちゃうからなぁ。

134: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/14(金) 01:26:26.03 ID:SBjLLaSr
広角レンズで撮影すると真っ直ぐな物でも曲がって見える
曲がって見えるからと言っても実際に曲がってる分けではないみたいな

135: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/15(土) 13:30:11.55 ID:Q4R/Vp3I
光は相対速度によって曲がると考えると分かりやすいと思う
例えば、走ってる電車の中に向かって外からボールを投げた時、電車の中の人にとっては外の人と電車の相対速度によって、ボールは電車の向きとは逆方向に曲がって行くように見える
しかし、光の場合は光速度不変の原理により、電車の中から見ても光は直進してるように見える
この時、第3者から見ると光はあたかも電車の速度方向に曲がっていくように観測される
重力というのは空間に対して相対速度を与えるエネルギーだと考えれば、重力が光を曲げているわけではないということが分かると思う

136: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/17(月) 07:00:36.43 ID:ylnSEC8q
曲がってるのかな?
量で理解するから曲がってるだけのような

35: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/09/05(水) 10:52:46.87 ID:mWam18Or
(゚∀。)ナルヘソ


転載元:https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1536032859/
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