保守記事.196-42　よくわからんが、おめでとう！

2008-10-08 13:20:25 | 記事保守

風呂で生まれた歴史　「小林・益川理論」研究秘話　ノーベル賞受賞(産経新聞) - goo ニュース

■「割と単純な発想…呪縛解けた」

　若手コンビの１本の論文が世界を変えた。素粒子論の歴史を塗り替え、ノーベル物理学賞が贈られた「小林・益川理論」。当時の常識では考えられないほど型破りだったこの理論は、研究生活の疲れを癒やす「風呂」の中で生まれた。

　小林誠さんと益川敏英さんは名古屋市生まれ。ともに物理学者を目指して名古屋大理学部へ進学。益川さんが５年先輩だった。大学院では、著名な素粒子物理学者だった坂田昌一博士の研究室で机を並べ、活発に議論を交わす間柄になった。

　益川さんが助手として京大理学部へ移ると、小林さんも２年後に続いた。旧知の２人は、すぐに「何か面白いことをやろう」と話し合った。選んだのは、宇宙や物質の根源にかかわる「ＣＰ対称性の破れ」という謎の現象。多くの学者が挑みながら、解明できていない難題だった。

　研究が始まったのは昭和４７年５月。当時、益川さんは教職員組合の書記長も務め、多忙だった。２人は益川さんの時間が空く午前中に議論し、結果を家に持ち帰って熟考。翌朝、また議論する生活を続けた。

　研究は主に益川さんが理論面、小林さんが実験面を担当。益川さんによると、「私がモデルを作り、朝、小林君に話すと、彼がそのアイデアを実験でつぶしていく」という毎日だった。

　当時、発見されていた素粒子クォークは３種類。当初は１つ多い４種類を想定した理論（４元モデル）を組み立てたが、それでは対称性の破れを説明できず、すぐに行き詰まった。

　研究を始めて１カ月ほどたった６月のことだった。家で風呂に入っていた益川さんは、クオークを６種類と考える「６元モデル」を思いつく。

　「風呂から上がった瞬間に、ふっと頭に浮かんだ。割と単純な発想だった。４元モデルの呪縛（じゅばく）が解け、『６元でいける』とポジティブに考えられるようになっていた」

　小林・益川理論が誕生した瞬間だった。

　翌朝、小林さんに話すと「実験的にもうまくいきそうだ」。夏休み中のわずか２カ月間で理論を仕上げ、小林さんが英文で論文を書き、学術誌に投稿したのは９月。翌年、掲載された。

　「小林君は頭脳明晰（めいせき）で繊細、私は細かな作業が苦手。まったく違う性格の２人がコンビを組んだ」。大胆な着想で突破口を提示する益川さんと、緻密（ちみつ）な検証でそれを磨き上げる小林さん。抜群の相性の良さが歴史的な快挙を生んだ。

　無名の若手が書き上げた論文は当初、あまり注目されなかった。「クォークが本当に６種類もあると思うのか」と先輩研究者からいじめられたこともあったという。

　３０年余の歳月を経て、ようやく正しさが認められ、最高の栄誉を受けた小林さんと益川さん。だが、その業績について聞かれると、決まってこう答えてきた。「理論屋とすれば、理論が外れる方が面白い」。あくなき探究心は、いささかも衰えることはない。

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　■首相が祝意

　麻生太郎首相は７日夜、２００８年のノーベル物理学賞受賞が決まった益川敏英京都大名誉教授と高エネルギー加速器研究機構の小林誠名誉教授にそれぞれ電話で祝意を表明した。

　首相は「おめでとうございます。明るいニュースがこのところなかったので、国民の皆さんもとても喜んでいる」と述べた。

　これに対し、益川名誉教授と小林名誉教授は若者へのエールとして「科学にロマンを持つことが大事だ。あこがれを持って勉強することが大切だ」「自分を信じて大いに頑張ってほしい」とそれぞれ応じた。

日本人３氏にノーベル物理学賞　宇宙の成り立ちに根拠(産経新聞) - goo ニュース

□６種のクォーク予言　小林・益川氏　

　ノーベル物理学賞に輝いた高エネルギー加速器研究機構の小林誠名誉教授（６４）と京都大の益川敏英名誉教授（６８）は、物質の究極の姿を理論的に解明し宇宙の成り立ちに明確な根拠を与えた。６種類のクォークを予言した先見性と独創性は高く評価され、素粒子物理学の金字塔を築いた。（長内洋介）

　物質をつくる原子は中心に原子核、周囲に電子がある。原子核は陽子と中性子で構成され、これらはさらに小さい「クォーク」という素粒子でできている。こうした物質の基本構造は１９６０年代に次第に明らかになったが、当時はクォークが全部で何種類あるか分かっていなかった。

　■消えた「反粒子」

　当時の素粒子物理学は「反粒子」と呼ばれる奇妙な粒子が、宇宙からなぜ消えたのかという未解決の難題も抱えていた。

　宇宙は約１３７億年前にビッグバンと呼ばれる大爆発で誕生し、その爆発エネルギーが転化して物質が生まれた。現在の物質はクォークなどの粒子でできているが、宇宙誕生時は、粒子と質量が同じで電荷が逆の「反粒子」も同数生まれた。

　粒子と反粒子が出合うと光（エネルギー）に変化し、ともに消滅する不思議な性質がある。もし今も反粒子が多量にあれば、粒子でできた銀河や地球は消滅してしまう。だが現在の宇宙に反粒子は見当たらない。

　その理由は、両者の性質のわずかな違いにある。反粒子は粒子より生き残る確率が低いため次第に姿を消し、宇宙は粒子だけで満たされるように進化した。この両者の性質の違いを「ＣＰ対称性の破れ」という。

　６４年、米国の研究者らが中性Ｋ中間子の崩壊過程で、ＣＰ対称性の破れが起きることを初めて発見したが、誰もこの現象を説明できなかった。

　■大胆な新理論

　小林、益川両氏が７３年に発表した新理論は、これらの謎を解明する画期的なものだった。

　クォークは当時、「アップ」「ダウン」「ストレンジ」の３種類が発見されていたが、これだけではＣＰ対称性の破れを説明できない。小林・益川理論は、６種類あれば対称性の破れが起きるとする大胆な「６元モデル」を初めて提唱した。

　クォークは質量によって「世代」と呼ばれる１対のペアに分類される。ペア同士は、ある条件下で相互に入れ替わる性質があり、例えば第１世代はアップとダウンが入れ替わる。小林・益川理論は、この“変身”が３世代にまたがって起きるときに、対称性が破れることを理論的に証明。この世には３世代＝６種類のクォークがあると結論付けたのだ。

　■標準理論の骨格

　小林・益川理論の予言は的中した。７４年に４番目の「チャーム」、７７年に５番目の「ボトム」、９５年には最後の「トップ」が発見され、理論の正しさが証明された。

　一方、ＣＰ対称性の破れについて、小林・益川理論は中性Ｋ中間子の実験結果を矛盾なく説明することに成功。さらに高エネ研と米スタンフォード線形加速器センターは２００１年、Ｂ中間子の崩壊過程でも破れが起きることを確認。小林・益川理論は素粒子論の基礎となる「標準理論」の骨格として、揺るぎないものとなった。

　■独創の系譜

　近年の素粒子研究は、標準理論の枠組みを超える未知の現象や、新粒子の発見を目指す次の段階へ移行しつつある。だが小林・益川理論は、現在も素粒子分野の論文の被引用件数で世界歴代２位を誇るなど、学術的な価値は色あせていない。

　小林、益川両氏が名古屋大時代に師事したのは「坂田模型」で知られる故坂田昌一博士。坂田氏は故湯川秀樹博士の「中間子論」を支えた人物だ。小林、益川両氏の受賞からは、脈々と続いた日本の独創的な素粒子研究の系譜が読み取れる。

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　□質量の起源解明へ糸口　南部氏

　米シカゴ大の南部陽一郎名誉教授（８７）は、素粒子物理学のさまざまな分野で独創的なアイデアを提唱している。４年前のノーベル物理学賞では、南部さんの量子色力学に関する業績に言及され「理論は正しかったが、（登場が）早すぎた」と評された。

　今回の受賞は、１９６１年に提唱した「対称性の自発的破れ」が評価された。４７年の歳月は、南部さんの先見性に実験による裏付けと評価がようやく追いついた結果、ともいえる。

　物質に重さ（質量）があるのはなぜか。「対称性の自発的破れ」は超電導理論から着想を得て、物理学の根源的な謎に理論的な糸口を与えた。その理論を発展させた「ヒッグス機構」と呼ばれる仕組みは、「小林・益川理論」とともに、素粒子物理の「標準理論」の重要な柱となっている。

　素粒子物理は今、「標準理論」を超えて新時代に向かおうとしている。南部氏は物質の根源的な姿が「粒」ではなく「ひも」だとする理論をいち早く提唱したことでも知られ、そのアイデアは素粒子物理の究極理論の候補とされる「超ひも理論」に連なっている。

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【用語解説】クォーク

　物質を構成する最小単位の素粒子の一つ。１９６４年に存在が予言され、９５年までに６種類が発見された。質量によって３つの世代に分類され、第１世代は「アップ」と「ダウン」、第２世代は「チャーム」と「ストレンジ」、第３世代は「トップ」と「ボトム」。原子核を構成する陽子や中性子は、それぞれアップとダウンが計３つ集まってできている。強い力で内部に閉じ込められ、単独では取り出せない。

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