宇宙を創る実験

書籍情報

【集英社新書】

著　者：: 村山斉（編著）／他
出版社：: 集英社
出版年：: 2014年12月

素粒子

ILC（国際リニアコライダー）を建設する目的、その技術、社会的意義を語った一冊

第一部は、村山斉が宇宙論や素粒子の標準模型についての説明を交えながら、ILCという加速器を使ってどんな謎を解明していくのかを概説する。また、「村山斉のニューヨーク国連本部でのスピーチ」も掲載されている。

第二部・第三部は、12人の共著者（ロルフ・ホイヤー／ファビオラ・ジャノッティ／リン・エヴァンス／鈴木厚人／山崎直子／山下了／山本明／早野仁司／照沼信浩／田内利明／山本均／吉岡正和）の寄稿を一つの章とし、加速器実験による発見、ILCの社会的意義、加速器に関する技術などについて論じている。

ILCで宇宙の謎に迫る

1929年に宇宙が膨張している証拠が発見された。昔の宇宙は今より小さく、「どんどん時間を遡れば、その大きさは限りなくゼロに近づいていく」。宇宙には「始まり」があったと考えられている。

では、宇宙はどのように始まったのか。ILC（国際リニアコライダー）という加速器実験は、この問いに答えるために計画されているという。

昔の宇宙は、今の宇宙よりも「ものすごくエネルギーの高い状態」だった。「宇宙は「始まり」に近い時代ほどエネルギーが高い」。「その高エネルギー状態を作り出すのが、素粒子物理学で使う粒子加速器」だと述べ、つぎのように記している。

「高エネルギーで加速した粒子を衝突させ、そこで起きる現象を調べるのが加速器実験です。衝突時に発生するエネルギーが高ければ高いほど、実験装置の中では「より小さかった時代の宇宙」と同じような現象が起きると考えていいでしょう。」

これまでにも加速器実験でさまざまな成果が得られている。たとえば、CERN（欧州合同原子核研究機構）のLHC（大型ハドロン衝突型加速器）を用いた実験では、ヒッグス粒子が発見され、この発見で素粒子の標準模型は完成した。

しかし、標準模型だけでは説明できない謎が宇宙には数多くある。その謎に迫るための「大きなカギを握っていると思われるのが、ILCを使ったヒッグス粒子の研究」だという。

ILCに期待されている成果

ILCの役割として重要視されているのが、ヒッグス粒子を精密に測定すること。CERNのLHCで発見されたヒッグス粒子だが、その性質はまだよくわかっていないそうだ。この性質を解明することがILCに期待されている。

LHCとILCは相互補完的な役割を持っているという。LHCは円形加速器（リング）で、おもに陽子と陽子を衝突させる（別のハドロンを使う実験グループもあるとのこと）。ILCは直線型で、電子と陽電子を衝突させる。この違いについて喩えを交えながらわかりやすく説明し、ILCがヒッグス粒子の精密測定に適していることを論じている。

ほかにも、宇宙の謎の一つである暗黒物質の検出など、ILCに期待される成果はたくさんあり、それらについて述べている。