ヒッグス粒子を追え 宇宙誕生の謎に挑んだ天才物理学者たちの物語

フランククローズ【著】, 陣内修【監訳】, 田中敦, 棚橋志行, 田村栄治【訳】

• 販売会社／発売会社: 楓書店/ダイヤモンド社
• 発売年月日: 2012/12/15
• JAN: 9784478023488

商品レビュー

2018/10/11

素粒子物理学の世界の科学者たちの人間ドラマ。電子と光を相対的な量子論として統合した量子電磁力学（QED: Quantum ElectroDynamics）の発展を追いかける。多くの天才的な理論物理学者が登場する。そしてそれはノーベル賞受賞の競争ともなる。比喩で説明された素粒子物理学が難解だが、科学者の素粒子研究に関わる人間ドラマには引き込まれた。

2015/12/14

Higgs氏が2013年にNobel物理学賞を受賞したのは記憶に新しい。
新聞やマスコミには神の粒子を発見とか、質量の謎を解いたとかいろいろな形容詞がついて報道されていたような気がした。
本書は、Higgsの物理学的な性質についての解説が２５％で、その他は素粒子物理学特に1900年代前半からの重力を除く電磁気力、強い力、弱い力の発展とその力の統合の歴史を詳細に紹介している。

重力や電磁気力という言葉は聞いたことあるかもしれないが、強い力や弱い力という言葉は大学で物理、とくに核工学や素粒子理論でも学んでいなければ初耳だと思う。
言葉の通り、強い力と弱い力はその結合の力を言っているのだがある素粒子同士にのみ現れる力である。

翻って、そもそも力とは何か？
（今のところ）力は上記の４つが確認されている。この4つとは別種の力を発見すれば、近代科学史上最も優れた発見の一つとして歴史に名を刻むことができる。（と同時に、現代の物理理論に修正を加えないといけなくなる可能性が高いが・・・）

重力はおなじみのNewtonの法則で習ったように、質量をもつもの同士に働く力である。もっとも普遍的な力と言ってもよいが、その結合力は4つの中で最も弱い。

電磁気力は、電荷をもつ粒子同士に働く力で、電気的に中性な粒子には感じない。重力の約10^36倍強い。なので、電磁気的な現象を考察するときは重力は通常無視しうる。

強い力は、原子核内の各核子同士を結合している力であり、もっとも結合力は強い。が、反面及ぼす力の範囲はごく狭い。
中学校や高校で原子は電子と原子核に分かれており、原子核は陽子と中性子で構成されていると習った。
一方で、陽子（電気的にプラスの電荷）を一か所に集めておくと反発してバラバラになっちゃうじゃん！と思ったのであれば筋がイイ笑
強い力とはまさにこれを引き留めておく力である。このように書くとイメージしやすいが、数学的なモデルを構築するとなると天才たちの数十年分の仕事が必要となるのだ。

弱い力もまたなじみがなく、もっともイメージしにくい。
これは、原子の崩壊をつかさどる力である。
福島原子力発電所の事故で、事故数年たっているのにもかかわらずいまだに周辺地域は立ち入り禁止である。
それは放射性物質から放射線が出ており、人体に影響があるためである。
なんで原子核から放射線が出るのか？
（放射線といっても色々種類があり、アルファ線、ベータ線そしてガンマ線がある。ガンマ線は励起状態から基底状態への変位の際に出されるエネルギーであるため、厳密には弱い力は関係ない。）
それこそが弱い力である、この力は原子の崩壊をつかさどり、これも素粒子同士のみの範囲で働く。弱い力といっているが、重力よりは強く、電磁気力よりも弱い。

ちなみにだが、弱い力と強い力の発展で日本人は多大な貢献をしており、昔のNobel物理学賞の受賞はほとんど、このテーマから受賞されたといってもよいくらいである。
最近の小林ー益川理論や、南部理論、朝永の繰り込み理論等がそれであり、本書でも彼らがキーパーソンとして描かれている。

同時の天才たちによる発展の歴史、どのような問題にチャレンジして、どのような問題が立ちはだかっていたのか。この一冊で素粒子理論の発展を俯瞰的に理解することができる。物語としても面白い。

さて、最後に「標準理論」というのがある。これは過去のどのような理論よりも首尾一貫しており、現実の観測値を驚くべき精度で予測することができる。よくいわれる（電子の）ｇ因子は小数点13桁まで一致する！まぁ、理論もすごいが、観測する方もすごい・・・
この理論は、重力以外の力をある一つの方程式に還元することができる。
これこそ本書の結論であり、現代物理の到達点である。

しかし、物語はまだまだ終わらなさそうである。
標準理論は確かに魅力的な理論であり、ほぼすべての現象を予測することができるが、上記のように重力だけ仲間外れにされていることや、ニュートリノの質量は０でなければいけない（小柴氏のNobel賞受賞理由は、このニュートリノに質量があることを観測で証明した事である）等、一部解決しないといけない問題があり、それは標準モデルよりも高度なモデルが存在することを示唆している。

我々は知らねばならない、そして我々は知るであろう。
D.Hilbert

2013/11/29

話題のヒッグス粒子って何かな～。素粒子っていうのもイマイチわからんのだよね～。これを機にいっちょ理解させてもらおうかい！
という気分で読み始めたのだが。。。
ちょっとねぇ、素粒子学者の方は頭がどうかしちゃってるんじゃないかい？なんでこんなことが理解できるの？
途中から、何かお経でも読んでいるような気分になってきましたよ。。。

結局、理解はできず。概要すら。