言霊・楽習社(がくしゅうしゃ) ~心豊かに、言葉を生み、人生を潤す~
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素粒子の預言者・ノーベル物理学賞受賞の南部陽一郎氏永眠・・・彼の理論のアイデアからヒッグス氏は、質量の起源で「神の粒子」とも称されるヒッグス粒子の存在を予言し、発見された

今日は、2015年(平成27年)7月20日 月曜日

2008年にノーベル物理学賞を受賞した
南部陽一郎氏が今月の5日に大阪府で亡くなっていたことが
明らかになった。享年94歳。

南部陽一郎氏は「素粒子の預言者」とか「物理学の預言者」という
異名がある。

彼がそのような異名がつくのは、
素粒子物理学で、先駆的な理論を次々と発表してたからだ。

そのうちのひとつは
ノーベル賞受賞対象となった
「対称性の自発的破れ」という理論である。
この理論が基礎となって、
ヒッグス氏による質量の起源となるヒッグス粒子の存在の予言と
それの発見(2012年発見)に誘われたのである。
ちなみに、ヒッグス粒子は神の粒子とも呼ばれている。

「対称性の自発的破れ」とは何か?

そのまえに「対称性」がある状態とは何か?
を大雑把に言えば、
「どの向きになっていい状態」とか
「どっちでもない状態」

それが対称性のある状態。

その対称性の状態が破れるというのは
「どちらか一方の方向」あるいは「どちらかの状態に決まる」
という説明になる。

それを比喩する説明で、よく使われる説明が
丸テーブルに複数人が座っていて、それぞれの席にコップが
置かれている話である。

例えば丸テーブルに8人座ったとする。
そのテーブルの上にコップも8個あるとする。
それぞれ席に座ると、自分の右にも左にもコップが
ある状態になっている。

このとき、左のコップか右のコップかどちらも
選べる状態で、つまり、左右対称で、対称性がある
状態になる。

しかし、誰かひとりが右のコップを選ぶと
隣の席の人は、自分にとっては左のコップが隣の人に
取られてしまったので、右のコップを選ぶことになる。

次々と右側のコップを取るので、このテーブルでは「右のコップを取る」
というあるひとつの方向に決まる。これが対称性が破れた状態。

また、また、コップを誰が取り始めるかは決まっていないが、
いつかは誰かが必ずどちらかのコップを「自発的に」取ることになる。
それで、「対称性の自発的破れ」の比喩説明の完了となる。

これが物理での現象で言うと、方位磁石での現象で説明できる。

方位磁石を1つだけおくと、北の方向に向く。
しかし、方位磁石を1000個まとめておくて、
それぞれの方位磁石が影響し合って、北を向かず、
それぞれの近くの磁石どうしが同じ向きを向く状態になる。
1000個の方位磁石全体を見ると、
それぞれの方位磁石があるかたまりごとに
四方八方どの方向かを指していて、
「どの向きになっていいという対称性のある状態」となる。
その対称性が自発的に破れれば、
1000個全ての方位磁石がひとつの方向だけ指す状態となる。

これと同じようなことが、素粒子の世界で発生しているのが
ヒッグス場である。ヒッグス場でも近くのヒッグス場どうしの
向きは揃いつつ、それぞれのかたまりのヒッグス場は
四方八方を向いていて対称性がある状態であるが、
その対称性が自発的に破れひとつの方向に揃うと
素粒子は質量を得るということになる。
ちなみに、ヒッグス粒子は
ヒッグス場が励起している状態である。

ヒッグス粒子を予言したヒッグス氏は
2012年のヒッグス粒子発見によりノーベル賞を受賞するが、
そのヒッグス粒子の予言のアイデアのきっかけになったのが
南部陽一郎氏の論文であると言っている。

そして、南部陽一郎氏は
「対称性の自発的破れ」から
素粒子クォークどうしを結びつける「強い力」の理論である量子色力学の
基本概念を基本概念を提唱した。
 ちなみに原子の中心の原子核を構成する中性子と陽子の中に、
アップクォークとダウンクォークがあり、
そのクォークどうしを結びつける力が「強い力」とされるもの。

また、対称性の自発的破れによって宇宙そのものが誕生したという
可能性が示唆されている。

南部陽一郎氏は、量子力学と一般相対性理論の統合を目指す
「超ひも理論」のさきがけとなった「ひも理論」を提唱している。

さて、南部陽一郎氏が素粒子物理学を志すきっかけは
戦前の時代に、のちの日本人初のノーベル賞を受賞する
湯川秀樹の評判に刺激されたことによるという。

そして、南部陽一郎氏の研究の原点は、
湯川秀樹が提唱した「中間子論」にあった。
(湯川秀樹は「中間子論」でノーベル賞受賞)

湯川秀樹の中間子理論を大きく進化させたのが
量子色力学である。

素粒子物理学の発展に欠かせない理論研究をした
南部陽一郎氏の研究の原点に湯川秀樹にあると知ると、
日本で受け継がれてきた素粒子物理学の知の遺伝子が
世界の素粒子物理学の発展や新発想・新発見につながって
きたことを嬉しく思うのである。
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テーマ:自然科学 - ジャンル:学問・文化・芸術


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