ヒッグス粒子発見、ほぼ確実に

ヒッグス粒子発見、ほぼ確実に
 欧州原子核研究機構(CERN)が、2012年に発見した「ヒッグスらしき」粒子は、本当に長らく見つか..........≪続きを読む≫



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ヒッグス粒子発見、ほぼ確実に

3月18日14時27分

提供:ナショナルジオグラフィック

 欧州原子核研究機構(CERN)が、2012年に発見した「ヒッグスらしき」粒子は、本当に長らく見つかっていなかったヒッグス粒子であるとの確信をこれまで以上に深めたと発表した。ヒッグス粒子は、宇宙の物質が質量を持つ理由を解明するカギとなる粒子だ。
 
 2012年のデータがヒッグス粒子の存在を示していることは統計上の偶然であり、長らく見つかっていなかった粒子の発見が間違いだった確率は「今や天文学的に低くなりつつある」と、スタンフォード大学SLAC国立加速器研究所の実験物理学者でアトラス(ATLAS)実験に参加するティム・バークロウ(Tim Barklow)氏は述べる。
 
 CERNは3月14日、イタリアで行われた年次会議モリオン国際会議において、発見された粒子の一部の基本特性が現時点で素粒子物理学のいわゆる「標準理論」の予想と一致していることを明らかにした。
 
 例えば、ヒッグス粒子は「スピン」(回転)が0であり、また標準理論では「パリティ」(粒子を鏡に映したときにどう振る舞うかを示す尺度)が正であると考えられている。
 
 そして実際、最新データは「新発見の粒子が標準理論のヒッグス粒子と同じスピンとパリティを持つことを示している」と、CERNのATLASプロジェクト広報デイブ・チャールトン(Dave Charlton)氏は声明の中で述べている。
 
 ATLASと小型ミューオン・ソレノイド(CMS)の2つの実験グループは、CERNが運営する大型ハドロン衝突型加速器(LHC)でヒッグス粒子の存在を示す兆候を探している。最新の解析には、ATLASとCMSが2011年に収集した約500兆回分の陽子・陽子衝突データと、2012年に収集した1500兆回分の同データが用いられた。2012年7月4日にヒッグス粒子の発見が報告された時点と比べて、約2.5倍のデータ量だ。
 
◆本当にヒッグス粒子なのか
 
 新たに提示された証拠が十分な説得力を備えていたため、一部の研究者は慎重な態度を捨て去り、既に新粒子を「ヒッグスらしき」粒子ではなく単に「ヒッグス粒子」と呼び始めている。
 
「2012年の全データセットを用いて出された暫定結果は素晴らしく、個人的にはこれがヒッグス粒子であることは明白だと思う」と、CMSの広報ジョー・インカンデラ(Joe Incandela)氏は声明の中で述べている。ただし、「これがどのような種類のヒッグス粒子かを解明するにはまだ長くかかる」という。
 
 ヒッグス粒子は、証拠がますます強く示唆するように、標準理論で予想されたすべての特性を備える単一粒子と考えられる一方、より例外的な、複数粒子からなる複合体などである可能性も考えられる。
 
 ニューヨーク州のブルックヘブン国立研究所(BNL)の物理学者で、ATLASコラボレーション副委員長のハワード・ゴードン(Howard Gordon)氏は、最新データには「心躍る」が、これをヒッグス粒子と確信するのは、新粒子の特性のさらに正確な測定を見てからにしたいと述べている。
 
 理論の予想する通り、ヒッグス粒子のスピンとパリティがそれぞれ0と正であることについて、CERNは3シグマ程度の確信しか持っていない。シグマとは結果の確からしさのレベルを表すもので、値が大きいほど確度は高い。
 
 CERNは2012年7月、ヒッグス粒子とみられる新粒子を発見したことを5シグマのレベルで確認したと発表し世界を驚かせた。5シグマというのは、観測されたヒッグス粒子とみられる信号が統計的な偶然である確率がわずか100万分の1であることを意味する。
 
 ヒッグス粒子のスピンとパリティは、「新たな粒子を発見したという事実ほどに確定的なものではない」とゴードン氏は述べている。
 
 また、新粒子の崩壊または「カップリング」(結合)の過程についても、まださらに詳しく調べる必要がある。標準理論では、ヒッグス粒子は崩壊してボトムクオークやレプトンなど、より一般的な亜原子粒子になると予想されている。
 
 最新の解析結果は、ヒッグス粒子が標準理論の予想に一致していることを示しているが、2つの崩壊過程に関する確定レベルにはまだ向上の余地が残されている。ヒッグス粒子の「2つの(崩壊)過程には依然として非常に大きな誤差がある。まだ確定には至っていない」とゴードン氏は述べている。
 
Ker Than for National Geographic News

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【解説】ヒッグス粒子とは
7月4日 17時25分


ヒッグス粒子は私たちの身の回りも含め、すべての宇宙空間を満たしている素粒子として、1964年にイギリスの物理学者、ピーター・ヒッグス氏が存在を予言しました。


もし、ヒッグス粒子が存在しなければ、宇宙を構成するすべての星や生命が生まれないことになるため、「神の粒子」とも呼ばれています。私たちの宇宙は、1960年代以降、まとめられた現代物理学の標準理論で、17の素粒子から成り立っていると予言されました。


これまでに、クォークやレプトンなど16については実験で確認されてきましたが、最後の1つ、ヒッグス粒子だけが見つかっていませんでした。
ヒッグス粒子が担っている最も大きな役割は、宇宙のすべての物質に「質量」、つまり「重さ」を与えることです。


およそ137億年前、宇宙が誕生したビッグバンの大爆発によって生み出された大量の素粒子は、当初、質量がなく、自由に飛び回っていました。
ところが、その後、ヒッグス粒子が宇宙空間をぎっしりと満たしたため、素粒子がヒッグス粒子とぶつかることで次第に動きにくくなり、物質を構成していったと物理学者たちは考えたのです。

ヒッグス粒子にぶつかることで動きにくくなる、この「動きにくさ」が質量そのものだと考えられているのです。


ヒッグス粒子はよくパーティー会場のたとえ話で説明されます。
会場を訪れた大勢の人たちが「ヒッグス粒子」だとします。
その人波の中を、人気アイドルが通りすぎようとすると、たちまち多くの人にまとわりつかれて動きづらくなります。
この「動きづらさ」が、質量・重さだというのです。


どこにでも存在していると考えられているヒッグス粒子ですが、発見に向けた道のりは、平坦ではありませんでした。
非常に小さく、空間に密集して存在しているため、空間からヒッグス粒子をはじき出すためには、宇宙が生まれたときと同じような極めて大きなエネルギーが必要とされたのです。


このため、CERN=ヨーロッパ合同原子核研究機関は、1周が27キロある巨大な「加速器」と呼ばれる実験装置を建設し、人類史上、最大のエネルギーで、2つの陽子を衝突させ、宇宙誕生の直後を再現する実験を続けてきました。



Scientists may have discovered Higgs boson
-NHK WORLD-


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◆忘れていた幼い頃の記憶が甦ると、不思議な体験は縄文人の「霊的な感性」によるものと気付きました。

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