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【学業】 ノーベル賞「素粒子」
今年は4人の日本人がノーベル賞に選ばれましたね。
このうち物理学賞には一度に3人の日本人が選ばれました。
もちろん初めてのことです。
3人が研究したのは素粒子というものです。
いったいどんな研究なのでしょう。


ノーベル賞部門のうち、物理学、つまりモノのなりたちなどを研究する分野では、
南部陽一郎さん、益川敏英さん、小林誠さんの3人が受賞しました。

まず、素粒子について説明します。
私たちも含めて物質は、原子と呼ばれる、とても小さなツブツブでできています。
でも原子はさらに拡大すると、原子核と電子からできていて、
その原子核も陽子と中性子と呼ばれる、もっと小さなツブツブでできているのです。

これで終わりかというと、そうではありません。
さらに拡大すると、陽子と中性子は、クオークと呼ばれる、
もうこれ以上分けられない小さなツブツブでできています。

クオークのようにこれ以上分けられないものを、素粒子といいます。
大きさは1ミリの1千兆分の1以下。
すべての物質はこの素粒子でできているのです。

3人の内の1人、南部さんは、とても早い時期から素粒子ってどんなものなのか、
詳しく調べてその後の素粒子の研究をとても進めた、といってノーベル賞を受賞しました。


では、益川さんと小林さんは、どんな研究をしてノーベル賞に選ばれたのでしょう。

実は、宇宙の誕生と関係しています。
宇宙はいまから137億年も前、何もないところで、
突然大きな爆発が起きて生まれたといわれています。
これをビッグバンといいます。

ビッグバン直後の宇宙は、とても温度が高くて、何兆度以上もあったそうです。
そこでは、素粒子も含めて、いろんなツブツブの粒子が生まれて飛び交っていました。
そして粒子だけでなく、粒子と一緒にペアで生まれた、反粒子というものも飛び交っていました。

反粒子は、粒子を鏡にうつしたようなものだと考えてください。

粒子がプラスだと、反粒子はマイナス。
ぶつかると、光を出してどっちも消えてしまいます。


生まれたときには、粒子と反粒子の数は同じでした。
ということは全部ぶつかると粒子はすべて消えてしまい、
せっかくできたばかりの宇宙は、空っぽになってしまいます。
すると私たちも今,ここにいないことになります。


でも、そうではありませんよね。反粒子は消えたのに、粒子は勝ち残ったのです。
粒子が残ったからその後、地球も生まれて私たちも生きているのです。


では、なぜ粒子だけが勝ち残ったのか、粒子と反粒子の違いは何なのか。
誰も説明できず、これが大きな謎でした。
この説明についに成功したのが益川さんと小林さんなのです。


2人が注目したのがクオークです。

当時クオークは、最大でも4種類しかないと考えられていました。
でも2人は、クオークが6種類あれば、ちがいを説明できると発表したのです。

どういうことなのか。


とても難しいのでたとえ話で説明します。


4人のクオーク君が、2人ずつペアを組んでダンスをしています。
反粒子のクオーク君は、まるで鏡で映したようにまねして、
うまく踊ることができます。
これではちがいは分かりません。

でも6人になると・・。

人数が増えるのでうまくまねできずに、中にはちょっとつまずいたり、
ペアの相手をまちがえたりする、反粒子のクオーク君がでてきました。

「ほら、粒子と反粒子の間にほんのちょっと違いがあるじゃないか。
だから粒子が勝ち残ったのだ」というようなことを、
2人は難しい物理学やむずかしい計算で説明しました。


つまり、粒子は残って、反粒子は消えたのはなぜか、という謎を2人は解いたのです。

それだけではありません。
当時クオークは3つしか見つかっていませんでした。
でも、その後2人が言ったとおり、残る3つのクオークが実際にみつかったのです。


こうしたすばらしい研究が評価されて益川さんと小林さんはノーベル賞を受賞しました。


素粒子の研究というのは、私たちの暮らしに直接関係するものではありません。
でも、なぜ私たちは生きているのかとか、宇宙はどのようにできたのかという、
「そもそもどうして」ということを考えるのは大事なことです。
それを基本にして、いろんな研究がさらに発展するからです。


いやぁ、探究心って凄いですねぇ。
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