【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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■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。
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/ ヒッグス粒子ってのは地球上には存在しないけど、高エネルギーを
人為的に与えたらでてくる物という解釈でいいの？
常に存在してたのは宇宙誕生の時だけ？ >>90
存在しないなら観測されたってニュースはないだろ。
まず普通に記事でもなんでもいいけど自分が知らない
ことを他人の文章から読み取って自分の知識にできる
よう訓練しよう。 >>91 お前俺よりバカなんじゃね？
俺が言いたいのはヒッグス場があってもそこに超高エネルギーを与えて初めて
ヒッグス粒子がでてくるんだろ？ だから通常の地球上には存在しないと言う方が
正しいんじゃね？ >> 40
> 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。
数字は数字でしかないので、N進法は只の表現方法だから2進法も16進法も数字の本質に違いはないよ。 >>92
粒子として観測するのが大変なだけでヒッグス場は遍在してるじゃん。
量子化にしてもLHCでできるなら地球と言わず宇宙空間中でも行われて
いるもんじゃないのかな。物質をすり抜けると言われるニュートリノ
だって水中で観測できてるわけだし。 >>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。 とりあえず電磁場だけでも勉強しようとウィキペディアみたが一行も理解できん 空間は発見されるものでなく発明されるものだよ
いや正確じゃない
発見と発明の間だ >>86
電磁場については既にレスがあるので「なぜすべての場が見えないか」というのはnot allという意味で書いています。取り違えなきよう 自分にわかる言葉で条件で世界の人々が何十年も
かけて解いてきた世界を理解させろという人の学って、、、
安い意識なんだね 理解できないと成果も伝わらない
結果、継続するカネも協力も得られない >>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 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。 >>102
相対性理論も量子力学もどうにか解りやすく伝えようとして誤解を招いたりするし
高度な数学や物理は現実であっても動物的な感覚的理解から乖離してしまっているという
それでも一般人の教養が足りてれば民主主義的にお金が貰える筈なんだが… 素粒子物理は箱物の勝負になってきてるからね。
宇宙の根源を調べるのはいいが、加速器に100億1000億かけていいものかどうかという議論はある。 >>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 理系で水素社会を推進するような研究成果を出すのは馬鹿
無駄飯食いの商社を儲けさせるだけ
理系がやるべきことは自宅の屋根のソーラー発電で電気を
全て自給できるようにする研究や自宅で水から水素を作っ
てエネルギーを全て自給できるようにする研究
要するにエネルギーを無駄飯食いの商社を介さずに得られ
るようにする研究
トヨタのミライを出すのは自宅で水素を自給できるように
なってからでないとダメ
そこを理解してない理系が以外に多いことに驚く
もしあなたが水素社会を推進するような部署に配属された
ら、わざと間違えた方向に研究を進めたり重要なデータを
見なかったことにしてスルーしたり文系男の真似して毎日
会社でぼけーとして給料貰っとけばいい
どうせ特許は会社の物だし
ちなみに、ソーラー発電のウチはこの夏遠慮せずにエアコ
ン使ったが電気代０円どころか５万円貰える（既に原価償
却済み）
鼻クソみてえな銀行の利子よりずっと多い
皆で太陽光発電にすれば無駄飯食いの商社潰せる段階に来
てる >>109
光の早さで動いてるから時間も止まってんじゃね(適当) >>112
実際、その可能性もあるっていろんな本に書いてあるよ。
もし電子とか光の主観があるなら、宇宙の経過時間を体験せず、気が付くと宇宙が終わってるとかｗ 【＃ケチって、核兵器】 環境省は放射能を、厚労省は被曝を、さらに気象庁は ＜核実験＞ を隠してる
http://rosie.5ch.net/test/read.cgi/liveplus/1536460797/l50
全域がハゲるほどの山崩れ、プレートのない北海道で地震、なぜ？ 光速に近いけどね。逆に何故光速に近い速度なのか謎？素粒子速度速すぎw 科学は猿のマウンティングにすぎない
実証結果たる現象は確か日々おきている。
たがそれに対する科学の説明はあくまで
経験論という人間理性により認識された
イメージで一種の特殊な妄想であり
合意形成の詭弁や虚偽だという事を
神になったつもりの科学信者の馬鹿どもは理解できない。
それを絶対だと人々におしつけ形而上学を無視するなら
科学関係者は目的がなく猿のマウンティングの
ポジショントークががしたいだけなのだな。
ミネルバのふくろうは黄昏にとびたつ ヘーゲル 猿のマウンティングって自分の事か
先端物理学はむしろ形而上学的すぎるのが悩みの種なのに 電子のスピンは光速を超えるつまり逆行し我々は実は未来から過去に向かっている 高密度のヒッグス場が突然湧き出てきてすべてが崩壊するってステキじゃん 誰だって光速を経験してる
気付いたら時間が経過してるだけで
何かに夢中になってるとき時間が早く感じられることは
速度と時間の関係の概念と無関係じゃない
それに人生を振り返ったとき
過去を確定したように見えるのも
その速度が過去を上回ってることのつまり、
その時点での過ぎ去ったスピンの向きを確定することに同義 質量と重力の関係って、ヒッグス粒子から説明できるの？ > 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。
そうだったのかー
宇宙がエーテルで満たされる論みたいだな 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 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。 >>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 >>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？ 時空の歪み？で光子がまがる？ いや曲がってるわけじゃないのかな 難しいな 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 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 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 もしも光子が無かったら、電荷も電磁場もないのだろうか？
そもそも光速も無いから、相対論も無いのだろうか？
光子がなければ、他の粒子が光子の代わりを務めてそのまま
後を引きついで、光速に相当する速度も変わり、などとなる？ >>138
既知の素粒子現象をもとにどういう根本のエネルギーを体現する粒子が
想定されてきたかという視点にたつなら、標準理論の成立の過程を科学史
の本で読むといい。
例えばこれ。
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