ヒッグス粒子発見と 宇宙の謎 LHC 銀河団の衝突（すれ違う暗黒物質） 1 素粒子実験：浅井祥仁 ７月４日 ヒッグス粒子発見！ ヒッグスさんも ＮＨＫの武田アナウンサーも 新聞各紙も一面で ＣＥＲＮの歴代の所長さんも 真空に、ヒッグス場が詰まってい る！！！ 質量があると、光速より遅くなる。 光速で運動する系から見ると、 スピンと運動の関係 左巻き (L)と右巻き(R)が入れ替わる。 L スピン スピン R 光速で追い越す 左巻きは 「弱い相互作用」感じる vs 別の粒子 qR qL X <f > ヒッグス場に満たされた真空 右巻きは感じない L とRは元々 弱い相互作用の電荷をもらったり あげたり進んでいく 真空はニュートリノの様な 性質（電荷）をもった,ヒッ グス場にみちている！！ エネルギー どうやって探す？ 一様（宇宙全体） ヒッグス場に満たされている 時間や空間 ＬＨＣ加速器 粒子同士を衝突 衝突エネルギーを狭い空間に集める。 E=mc2 非常に短い時間(10-21秒ぐらい）で エネルギーが粒子になる エネルギー ヒッグス粒子 時間や空間 時間や空間 ATLAS検出器 世界最大の加速器 LHC 一周27 km 地下トンネル 陽子を光速の99.999997 % まで 加速 (4TeV（兆電子ボルト）） トンネル内部 起こった素粒子反応を捕らえるアトラス検出器 人間 直径22m 長さ44m １.1億チャンネル高性能 約2000兆回の衝突の中から光が２個ある現象を探し出 してくる バックグラウンド ヒッグス こわれる前の粒子の質量 （GeV) mc2=√(E2-p2c2) もどき反応： ヒッグスから ではないけど 似た現象（2個の光 が出ている。） 2個の光は 無相関にでてるので 質量は バラバラになる。 と言うわけで ヒッグス粒子発見！ ヒッグスさんも ＮＨＫの武田アナウンサーも 新聞各紙も一面で ＣＥＲＮの歴代の所長さんも 量子力学 の痕跡で重いはず 大きくΔEがずれる（嘘つく）と短い間 小きくΔE 嘘つくと比較的長い間 eー 光 光 光 光 e＋ 電子・陽電子 電子・陽電子 １２６GeV のヒッグスは 軽すぎる！！ 新しい物理法則があることの示唆 Zボソン 量子力学的な効果 ヒッグス でヒッグス粒子の質量は ヒッグス 不安定でもっと重くなるはず （１２５GeVはかなり軽い） ヒッグス 安定させる 新しい物理法 則 “超” 対称性 スピン：素粒子から空間がどう見えているか？ スピン ½ ｖｓ スピン1 “時空”と“素粒子” をむすびつける “すごい”規則 なので “超”対称性 超“光” 超“ヒッグス” “超”粒子は、ちょっとだけ重くなっている 2015年に LHCで発見が期待されている 超対称性の利点 → 宇宙の暗黒物質の解明： → 力の大統一 → 色つきヒッグスの解明 暗黒物質をさがせ 弾丸銀河団（３４億年）： 銀河団同士の衝突 暗黒物質がダーク である証明写真 赤い所： 物質(Gas)がぶつかって 熱くなってX線を出している 青いところ： 重力レンズ効果 銀河団の質量分布 ＮＡＳＡ 力の強さは、どんな種類の 粒子がいるかで変化する。 “超”粒子がいると、、 物理学の大まかな歴史と「統一」 電気 電磁気力 マックスウエル 電磁気 南部 ヒッグス粒子 対称性の破れ 磁気 電弱理論 β崩壊 ワインバーグなど 超対称性による 大統一 弱い力 フェルミ 弱い力 原子核 強い力 強い力 湯川 超統一？ 量子色力学 超弦理論？ 地球上での 物体の運動 ガリレオ ３つの力がひとつだった！ ニュートン ケプラー アインシュタイン 時間・空間 統一 重力 超対称性による 量子重力 時空との融合 一般相対論 天体の運行 余剰次元による 重力の弱さの解明? エネルギー O(1TeV) 13 O(10 TeV) O(1016 TeV) ヒッグス発見で終わったんのでなく 今から新しい時代が始まる 時空 ・宇宙の誕生 と進化 ・暗黒エネル ギー 真空 ・超対称性 ・マクロな重力と ミクロな素粒子の融合 ・余剰次元 素粒子 ・ヒッグス粒子（質量の起源） ・自発的に対称性の破れ →多様な宇宙 13 ？？ちょっと分からないぞ？？ こんな大きな話 オラには、、 ３年生後期のゼミや４年生の特別実験・理論で これらの研究にふれる機会に巡りあえます。 〜４年生の特別実験の例〜 光 真空 光 そして、大学院を卒業して、研究スタッフとして、 シャンペンファイトが出来るようになっていきます。 ヒッグス粒子発見の夜：CERNに 素粒子・原子核 実験 〜７講座 素粒子・原子核 理論 〜６講座 幅広く重要な研究テーマをカバーしている。 エネルギーフロンティア加速器実験、ニュートリノ振動、暗黒物質、質量の起源 天体を用いた素粒子実験、真空の構造や暗黒エネルギー、 宇宙初期の物質・反物質の非対称性も理解、クォークグルオンプラズマ、 反物質の生成やその理解、エキゾチックな原子核、 原子核や低温中性子を用いた量子力学の研究、、、、 超ストリング理論、超対称性理論、宇宙初期の素粒子現象、 ハドロン相転移とクォーク・グルオンプラズマ、核子の構造、不安定核、 重原子の構造、、、、、 「やりたいことがみつからない」と言う心配はない： （大学で大事なことは、自分で新しい研究テーマを作り出せる点） 詳しくは、http://www.phys.s.u-tokyo.ac.jp/field/index.html 参照 研究内容などは、それぞれメールなどで問い合わせてください 17 「物理學は古くさいよな〜」 と思っているあなた 地平を切り拓き 新しい自然観を創成する 物理はいつも新しい分野 18
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