常識を覆す発見！4つのクォークからなる荷電粒子「Z(4430)」確認

　4クォーク荷電粒子発見は正しかった

　4つのクォークからなる荷電を持つ新粒子を世界で初めて発見した、と高エネルギー加速器研究機構(KEK、茨城県つくば市)が2007年に加速器のBelle実験の結果として発表していたが、別の実験グループによる追試がなかなかできず、確定していなかった。

　ついにその待望の追試が欧州合同原子核研究所(CERN、ジュネーブ)のLHCb実験でなされた。CERNのグループが4月7日、米科学誌フィジカル・レビュー・レターズへの論文投稿で「KEKが発見した4クォーク荷電粒子を確認した」と発表した。KEKの07年の発見は正しかったのだ。

　原子核を構成したり、力を仲介したりする粒子は、クォークが3個からなる陽子や中性子と、2個からなる中間子に大別される。実際に、加速器の素粒子実験で観測されるクォークの状態はこの2種類のどちらかにほぼ限られていた。クォークが4個以上からなる粒子の存在はよくわかっていなかった。今回、独立の追試で再発見された結果、新粒子が4個のクォークから構成されていることはもはや疑いの余地がなくなった。（サイエンスポータル）

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引用元　サイエンスポータル：4クオーク荷電粒子発見は正しかった　高エネルギー加速器研究機構：Belle実験による世界初の「4クオーク荷電粒子」観測　Wikipedia：クオーク　マレーゲルマン　

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マレーシア航空370便の行方は？“量子もつれ”を使った“透視リーディング”で探る！

　NHKスペシャルの「超常現象　科学者たちの挑戦」

　1930年代半ばにアインシュタインらが初めて考察した“量子もつれ”とは、物理的に離れているふたつの粒子が、互いに影響を及ぼしあう状態を指す。このような状態は常識的には考えられない。

　物質は細かくしていくと、原子・分子になり、さらに細かくしていくと量子とよばれる存在になる。今話題のヒッグス粒子やニュートリノ、電子といった存在がそれだ。ヒッグス粒子にはすべての物質に質量という特性を与える性質がある。ニュートリノはすべての物質を通り抜けるが、ごくまれに水分子に衝突することで発光する。

　こうした量子という存在にはまだまだ知られていない性質がたくさんあるに違いない。この量子のもつ、ちょっと変わった性質を「自発的対称性の破れ」という理論で、ノーベル物理学賞の南部陽一郎氏は表現した。“量子もつれ”もその一つである。

　NHKスペシャルの「超常現象　科学者たちの挑戦」（2014年3月22日放送）では“量子もつれ”を使ってテレパシーの説明をしているのが興味深かった。

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引用元　NHKスペシャル：超常現象 科学者たちの挑戦　The Liberty Web：消息不明のマレーシア航空370便の行方を探る

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ヒッグス粒子の次は重力波？宇宙背景放射（CMB）から決定的証拠を発見！

　ヒッグス粒子の次は重力波の発見

　昨年（2013年）のノーベル物理学賞は「ヒッグス粒子の発見」であった。物質を「これ以上分けられない」ところまで小さくした粒を素粒子と呼ぶ。さまざまな種類の素粒子がいろんな力で結びついてこの世界が成り立っているが、素粒子の種類全体を説明するために考えられたのが「標準理論」。

　「標準理論」では、17の素粒子から成り立っていると予言された。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つが、ヒッグス粒子の発見だった。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。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た。

　ヒッグス粒子の発見により、質量の理由がわかった。次に人類が目指すべきものは何だろう？次は重力だ。重力の理由がわかっていない。

　ハーバード・スミソニアン天体物理学センターなどによる「BICEP2プロジェクト」では、南極に設置した望遠鏡を用いて「宇宙マイクロ波背景放射」（CMB）の観測を行っている。

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引用元　National Geographic news：宇宙膨張の決定的証拠を発見　Wikipedia：重力波

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光量子仮説を証明か？絶対零度で「光の粒子化」に成功！

　光は波？粒子？
　光とは何だろう？不思議な存在だ。波（波動）としての性質と、粒子としての性質を同時に併せ持つという。

　しかし、いつ粒子で、いつ波なのだろう？光は電磁波というから、我々は通常、粒よりのもむしろ波として認識している場合が多いと思う。

　1905年、アインシュタインは自らの論文において、光電効果を電磁波を粒子として解釈することで説明した。1923年には、コンプトンが電子によるX線の散乱においてコンプトン効果を発見し、この光量子説は有力な証拠を得た。

　そして今回、ハーヴァード大学とMITのチームが、質量をもたない光子をまるで粒子のように相互作用させ、結合させ、「分子」を形成することに成功した。これまでの光のイメージとはまったくちがう発見だ。

参考　WIRED NEWS：光の分子、作成に成功　アインシュタインの科学と生涯：アインシュタインの光量子仮説

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	光と物質のふしぎな理論―私の量子電磁力学 (岩波現代文庫)
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50個の銀河団を観測！宇宙は「冷たい暗黒物質（CDM）」でできている？

　冷たい暗黒物質・熱い暗黒物質
　ダークマターとは、宇宙にある星間物質のうち電磁相互作用をせずかつ色電荷を持たない、光学的には観測できないとされる仮説上の物質である。「暗黒物質」とも呼ばれる。"人間が見知ることが出来る物質とはほとんど反応しない"などともされており、そもそも本当に存在するのか、もし存在するとしたらどのような正体なのか、何で出来ているか、未だに確認されておらず、不明のままである。

　ダークマターの正体は何だろうか？2003年から、宇宙背景放射を観測するWMAP衛星の観測によって、宇宙全体の物質エネルギーのうち、74%が暗黒エネルギー、22%が暗黒物質で、人類が見知ることが出来る物質の大半を占めていると思われる水素やヘリウムは4%ぐらいしかないことが分かってきている。

　具体的に何が暗黒物質として宇宙の質量の大半を占めているかであるが、その候補は大別して素粒子論からの候補と天体物理学からの候補に分けることができる。素粒子論からの候補はWIMPと呼ばれ、さらに熱い暗黒物質と冷たい暗黒物質の2種類に分けられる。

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	宇宙論の超トリック 暗黒物質の正体 『現代物理の死角』復刻補強版 (超☆わくわく)
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	ダークマターとダークエネルギー―宇宙の96%を占める未確認の質量とエネルギー (ニュートンムック Newton別冊)
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宇宙最大の謎「暗黒物質」の証拠捉えた？ISSに設置したアルファ磁気分光器

　宇宙の成り立ちとは？
　先日、欧州宇宙機関(ESA)の発表によると、宇宙の年齢は138億歳であり、宇宙を構成するものは、ダークマター（暗黒物質）27％、ダークエネルギー（暗黒エネルギー）69％、目に見えている物質はわずか4％しか存在しない・・・ということがわかった。ESAの人工衛星「プランク」が、宇宙マイクロ波背景放射を詳細に観測した結果である。

　暗黒物質や暗黒エネルギーは、目に見えず正体が分かっていないので、「暗黒」と名前がついている。現在の宇宙論では、星や銀河などの材料となる原子でできた通常の物質は、宇宙全体の質量の4％しかなく、大部分は「暗黒」と名付けられた謎の物質やエネルギーで成り立っていると考えられている。

　暗黒物質は1970年代、回転する銀河が遠心力でばらばらにならないことや、遠方の天体からの光が地球に届く途中に重力で曲げられている現象から、光や電磁波では全く見えない重い物質が宇宙空間にあるとして考え出された。

　その正体は光を放たない星や、あらゆるものをすり抜けるニュートリノとする説もあったが実験や観測で否定され、現在は未発見の素粒子とする説が有力だ。

　今回、スイス・ジュネーブ近郊の欧州合同原子核研究機関（CERN）が、理論上、宇宙に大量にあると考えられている正体不明の「暗黒物質」が、実際に存在する可能性を示す痕跡を発見した。星や銀河の成り立ちの謎を解き明かす一歩となる成果だ。

　AMSが狙ったのは、銀河系の中心部に大量にあると考えられている未発見の素粒子同士が、衝突したときに出す可能性がある「陽電子」。電子と反対の電荷を持つ陽電子が、電子と比べて過剰に飛来していれば、暗黒物質が出した信号と考えられ、直接の証拠といえるという。 

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参考HP　Wikipedia：アルファ磁気分光器　　マイナビニュース：暗黒物質の証拠を発見か？

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	何が宇宙をつくっているか―暗黒物質からクォークまで (ポップサイエンス)
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ダークマターの正体は「グラビティーノ」？超対称性理論による未発見の粒子

　ダークマターとは何か？
　ダークマター（dark matter ）とは、宇宙にある星間物質のうち電磁相互作用をせずかつ色電荷も持たない、光学的には観測できないとされる仮説上の物質である。「暗黒物質」とも呼ばれる。"人間が見知ることが出来る物質とはほとんど反応しない"などともされており、そもそも本当に存在するのか、もし存在するとしたらどのような正体なのか、何で出来ているか、未だに確認されておらず、不明のままである。

　果たしてダークマターの正体は何だろうか？2003年から、宇宙背景放射を観測するWMAP衛星の観測によって、宇宙全体の物質エネルギーのうち、74%が暗黒エネルギー、22%が暗黒物質で、人類が見知ることが出来る物質の大半を占めていると思われる水素やヘリウムは4%ぐらいしかないことが分かってきている。 

　今回、ダークマターが一体何によって構成されているのか、実験で目に見えない物質をどのようにすれば検出できるのかに関するモデルが構築された。それによると、ダークマターは重力の伝達を担う未発見の粒子「グラビトン」の超対称性パートナーとされる「グラビティーノ」からできているという。

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Astro Arts：ダークマターの正体を説明する画期的理論

	対称性から見た物質・素粒子・宇宙―鏡の不思議から超対称性理論へ (ブルーバックス)
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	対称性とはなにか　自然・宇宙のしくみを対称性の破れによって理解する (サイエンス・アイ新書)
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2012年ノーベル物理学賞は「量子コンピュータ」の基礎技術！光子・イオンの制御

　2012年ノーベル物理学賞
　スウェーデン王立科学アカデミーは9日、2012年のノーベル物理学賞をフランス高等教育機関「コレージュ・ド・フランス」のセルジュ・アロシュ氏(68)と、米国立標準技術研究所のデービッド・ワインランド氏(68)の2人に授与すると発表した。 授賞理由は「量子系の計測と操作を可能にした画期的な手法の開発」。

　2人は量子物理学の分野において、個々の粒子を壊さないままに直接観察できる新しい実験領域を切り開いた。アロシュ氏は鏡の並びを工夫して光子を一個ずつ捕え、制御することに成功した。

　ワインランド氏は、捕えた原子やイオンを光子によって制御する手法を考案した。これらにより、超高速な処理能力をもつ量子コンピュータの開発や、将来の標準時計となるような、今日のセシウム原子時計よりも100倍以上も高精度な時計の開発が現実化してきたという。

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参考HP　IT用語辞典：量子コンピューターとは　日経サイエンス：ノーベル物理学賞　量子力学の基礎実験の最高峰 光子/イオン

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宇宙の銀、生成のための条件は？太陽の8～9倍の質量を持つ超新星爆発！

　元素はどうやって誕生したか？
　地球上にあるさまざまな元素はいったいどうやって誕生したのだろう？現在宇宙にある元素のうち93％は水素で、あとの7％はヘリウム。他の酸素、炭素、鉄、金、銀などの元素は1％もないのだ。

　こうしたことから、宇宙の始まりには、水素やヘリウムしか存在しなかったとされる。他の物質はすべて、水素が核融合することで誕生したと考えられている。核融合には高温が必要で、それは、恒星などの中心で得られる。恒星は水素の核融合で輝きを放ち、水素からヘリウムになる。さらにヘリウムが核融合することで、酸素や炭素がつくられる。

　恒星の中心では酸素、炭素などの元素の核融合が進み、他のさまざまな元素が誕生する。しかし、恒星内でできる元素は鉄まで、鉄より重い元素の誕生には、もっとエネルギーが必要だ。そのエネルギーは恒星の最後である、超新星爆発で生み出される。 

　地球上に存在する金や銀などの金属が、超新星爆発によって形成されることは、予想されていた。しかし、それぞれの金属の正確な起源は謎に包まれていたが、今回、新たな研究で、核融合により宇宙空間で「銀」が生成される際の具体的な条件が明らかになった。

  
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参考HP　Natinonal Geographic news：宇宙の銀生成過程が明らかに　山賀進のWeb site：物質の起源　Astro Date：元素誕生物語　

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ヒッグス粒子は5つある？標準理論の次は“超対称性理論”が宇宙の謎を解く

　「ヒッグス粒子」の発見
　2012年7月4日、欧州合同原子核研究機構(CERN)が、物質に質量を与えたとされる仮説上の素粒子「ヒッグス粒子」とみられる新しい素粒子を発見したと発表した。存在確率は99.9999%以上になるという。年内にさらに実験を繰り返し、発見を確定させるという。

　宇宙が誕生した137億年前の大爆発（ビッグバン）によってヒッグス粒子を含むあらゆる素粒子が光速で飛び回った。その約100億分の1秒後に、宇宙空間の状態が変わり、他の粒子の周りにヒッグス粒子がまとわりついて、動きにくくした（質量を与えた）と考えられている。この仮説は英国の物理学者ピーター・ヒッグス博士が、南部陽一郎・米シカゴ大学名誉教授（2008年ノーベル物理学賞受賞）の理論「自発的対象性の破れ」を土台に、1964年に提唱していたもの。

　これで、素粒子物理学の基礎となる「標準理論」で考えられた17種類の素粒子のうちの最後の1つが見つかったことになる。これで理論は完成したのだろうか？

　実験結果を精度よく説明できる標準理論にもいくつかの謎がある。例えば、標準理論の3つの力、強い力と弱い力、電磁気力を統一的に考えようとすると、理論が矛盾なく成立するためには方程式に現れるパラメータを何十桁にもわたって細かく調整する必要がある。また、宇宙の質量の大部分を担うとされる暗黒物質も、標準理論の素粒子ではうまく説明することができない。

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	物質のすべては光―現代物理学が明かす、力と質量の起源
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	重力はなぜ生まれたのか - ヒッグス粒子発見に至る希代の物理学者たちの重力探求の道 -
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