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2017年3月

2017年3月24日 (金)

重力って何だ? 宇宙論、量子力学、などが、どう進むか難しい状態にいるように受けるが???

 世界が注目していた、『ヒッグス粒子』の発見は、スイスの巨大な加速器で作り出されて、標準理論の矛盾であった素粒子の重さが、解決した、といことだ

 標準理論が展開されて、発見されてきた素粒子に、重さを与えると理論が破綻してしまう結果に理論物理学者の間では、困り果てていた。

 『この世の物質に重さがあってはならない』という矛盾した答えしか出てこなかったからだ。

 重さがないということは、光子のように飛び回ってしまい、原子核として纏まらない、物質が構成されない状態になってしまう。

 ここで、重力とは何だという疑問が再び登場することになる。

 悩んでいたこうした時期に、ピーター・ヒッグスが、閃いて、重さを持つ粒子があれば解決すると考えて、50年まえにこの理論を組み立てて発表した。あまりにも都合が良すぎる考え方だと非難する人も多く出た。

 しかし、標準理論に重さを挿入できない大きな矛盾を解決できない状態は続き、では、ヒッグス粒子を見つけようと実験が始まった。

 しかし、既存の加速器では、粒子を衝突させるエネルギーが足りず、実験できない状態が続いた。そして、スイスとフランスの国境地帯に、山手線の周回半径くらいの巨大な加速器と、これも巨大な検出器を組み立てて、実験した結果、ヒッグス粒子が見つかったと世界を駆け巡った。

 ヒッグス粒子は作られるだろうとの予測はあったようで、問題は、そのヒッグス粒子の重さにあったようだ。 理論物理学者の興味はそっちにあった。

 理論物理学者に超対称性粒子があるとする理論があった。それは、ダークマターの存在である。ダークマターは、電磁波ではとらえられない観測不能なもので、すごく重たい粒子の集まりではないかと考えられていた。

 その粒子が、標準理論の粒子を鏡に写したように、全く同じ粒子が存在して、その粒子がダークマターを形作っているという理論である。

 これは、反物質、反粒子の発見をヒントに作り上げてきた理論である。標準理論の素粒子を発見してきた世界の加速器で、過去にこの超対称性粒子が見つかっていない。

 このヒッグス粒子の重さによって、超対称性粒子が存在するか、または存在しないかという、分かれ道になるはずであった。

 しかし、つくられたヒッグス粒子の重さは、このどちらでも無い、中間的な重さを示した。超対称性粒子の存在を否定も肯定もできない中間的な重さなのである。

 しかし、その後もこの巨大な加速器で、超対称性粒子を作りだそうと懸命であるが、見つかっていない。現在この超対称性粒子の研究が進んではいないようだ。ダークマターという未知の物質は、別の見方で研究が進んでいるようだ。一つの理論が消えるのだろうか、『超対称性粒子の理論。』

 ところで、宇宙はビッグバンで始まったと言う説には異論が無くなった。それには、偶然見つかった宇宙背景放射の存在である。その後に人工衛星による宇宙背景放射の地図までできあがっている。

 では、ビッグバンはなぜ起きたのか、世界がその証拠をさがそうとしている。それが、インフレーション理論である。

 真空は、まったく物質が存在しない空間である、とされてきたが、実は、常に一定の素粒子のような物質が出てきては消え、また出てくるという現象が起きているとの理論に基づいた理論からのヒントで、アインシュタインの相対性理論から導きだされたインフレーション理論である。

 ある、一点に素粒子くらいの一点で、この真空中のエネルギーが働き、指数関数的に膨張を始めた。という理論である。

 膨張すれども、この真空のエネルギーの密度は変わらないという不思議な現象が起こるとされている。

 真空のエネルギーは、広がれば広がるほどに、エネルギーも増えてゆく。薄まることがないエネルギーであると計算上で突き止められている。

 こうして、インフレーションで、光の速度を遙かに超えて広がった一点の物質が、拡大して、相転移をして熱を発生させたと計算上に出てくる。

 アイシュタインの相対性理論でのエネルギー=物質、という方程式で、この膨大な熱が、素粒子という物質に変化する。

 膨大な熱で、素粒子は飛び回っている状態が続き、ビッグバンの影響と真空のエネルギーで、広がり続けると、広がりで、宇宙は冷えてゆき、ダークマターができあがり、素粒子がこのダークマターに引きつけられて、物質の単純な構成である水素が作られて、星が生まれて、宇宙が構成されてゆく。

 こうしたシナリオになる宇宙の創成。

 ビッグバンで、ダークマターが作られなかったら、物質が作られない状態になり、宇宙はカオスのように何も無い、ただ真空のエネルギーで拡大するだけの物質も何もないものになる。と説明されている。

 また、インフレーション宇宙の理論によると、インフレーションが続き、どんどん新しい宇宙ができて、無数の宇宙が作られている、と言う理論に行き着くことになるそうだ。

 そして、ファーストスター誕生のシュミレーションをしてみると、宇宙にダークマターの存在を無視すると、星の誕生ができないことが解ってきた。

 マルチバース(複数の宇宙)、ユニバース(一つの宇宙)、という考え方がある。しかし、どうもマルチバースのほうが理論的に優位な状況にあり、ダークマタの存在が論議されていて、沢山存在する宇宙の、どの宇宙でも、このダークマターが作られる状況にはなく、真空のエネルギーの膨張速度が速いので、ダークマターを構成する余裕が無いほどに膨張が進む可能性の宇宙の存在があり、そうした宇宙では、上で述べたように物質が構成されない。

 無数に宇宙があるとするマルチバース論では、このダークマターが存在しない宇宙が殆どの宇宙の姿で、我々の宇宙では、かなり特殊な存在で、膨張速度に打ち勝って、ダークマターが構成されて、物質が構成されたと言われている。

 我々の宇宙では、インフレーションの力に抗して、ダークマターが構成されて物質が生じたという説は有力のようだ。

 

 さて、そこで、私の個人的な疑問であるが、『ヒッグス場』という考え方であるが、この『場』が宇宙全体に広がっているという。ダークマターの正体が解らない現状では、ヒッグス場という『重力場』とダークマターという重力。また、真空のエネルギーとの関係。

 こうした、重さの正体がもっと解ってくると、物質の意味すること、物質の重力のことの説明ができると思うが、整合性が理解しにくい状況にある。

 

 真空のエネルギーとの関係から、人間学、というか、我々が持つ数学的な物理学では、解決できない世界観があるように思うのですが・・・・・・・。

 

 アンシュタインの最後の実証実験として、重力波の検出が2度もできたことで、話題になりました。ついでに、ブラックホールが実験的に存在が確定しました。

 この重力波で、ビッグバンの高熱で観測できない、その後ろのインフレーションを観測しようと観測所が世界でつくられて行われています。

 また、貫通力が強いニュートリノ(物質が作る原子核と電子の電場のバリアーを電気的に中性なので物質を貫通する)での観測も行われるかもしれません。

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