朝日新聞社の言論サイトメインメニューをとばして、このページの本文エリアへさん購読のご案内ログインログアウト朝日新聞デジタル朝日新聞デジタル有料会員(フルプラン)の方なら、ログインするだけで論座の全コンテンツをお楽しみ頂けます。理論物理学者2019年10月01日アインシュタイン|ノーベル賞|基礎科学|量子論ソーシャルリンクをとばして、このページの本文エリアへTweetlistShutterstock.com毎年9月ごろになると「今年のノーベル賞は誰がもらうか?」と仲間内で話題になる。私は物理学者なので、もちろんノーベル物理学賞が気になる。「日本人はノーベル賞を騒ぎすぎ」、「受賞者予想など品がない」と言われても、気になるものはしかたないし、科学者としてノーベル賞は無視できない存在である。Berry)だ(本稿では敬称を省略)。受賞理由は「量子物理におけるゲージ場の実在性・普遍性の発見」だろう。ゲージ場は、もともと19世紀に電気と磁気の理論が整えられる過程で、電磁場の背後にある「仮想的な場」として導入された。ゲージ場という概念を使うといろいろな方程式がきれいに書けるのだが、ゲージ場は数学的な道具であり、それそのものが観察されることはないと考えられていた。Bohm、故人)が、量子力学的にはゲージ場が電子の振る舞いに物理的影響を及ぼすことを理論的に予測した。この影響を2人のイニシャルをとって「AB効果」と呼ぶ。電子を使ったAB効果の検証実験の原理AB効果の存在はその後実験で何度も確かめられた。日立製作所の外村彰(故人、論座『さようなら、外村彰さん』参照)は、特殊な電子顕微鏡を作って、電子が磁場ゼロの場所を通過してもそこにゲージ場さえあれば電子の動き方が変化することを精緻な実験で実証した。アハラノフとボームは「ゲージ場が電子に影響すること」を予想したのに対し、ベリーは「電子に限らず量子力学的現象(偏光や分子の振動や化学反応など)の背後にはつねにゲージ場が働いていること」を理論的に示した。ベリーが見いだした普遍的ゲージ場は、最近活発に研究されているトポロジカル物性の先駆けにもなっている。物質が絶縁体になったり超伝導になったりする背後にもゲージ場があるのだ。量子論がらみではベルの不等式の破れの検証実験もノーベル賞の有力候補だろう。我々は常識的には、ものを観察しようとしまいと、ものはそれなりの性質や状態(どこそこにあるとか、速いとか、どちら向きに回っているとか)を備えているはずだと思っている。ところが量子力学は、観測していない物理量の値の客観的実在性を保証しない(論座『アインシュタインの量子論不信が開いた新世界』参照)。そこで、光子や電子は観測されていないときも物理量の値を持っているか否か検証しようということになった。Bell)がこれをテストする方法を考え出した。Holt)の4人がベルのアイデアを改良して、もっと実験検証しやすい理論式を作った。全ジャンルパックなら本の記事が読み放題。全ジャンルパックを購読する科学・環境ジャンルを購読する論座ではこんな記事も人気です。朝日新聞デジタル(フルプラン)の有料購読者の方なら、ログインするだけで論座の全コンテンツをお楽しみ頂けます。京都大学准教授などを経て2011年から現職。本質を、正確さを損なわずにイメージに訴える説明することを心がける。2月15日開催「江戸絵画の楽しみ」2020年01月15日ページトップへ戻る朝日新聞デジタルの関連サイト有料会員(フルプラン)は追加料金なしでご利用可能。著作権お問い合わせ掲載の記事・写真の無断転載を禁じます。すべての内容は日本の著作権法並びに国際条約により保護されています。permission.。