それ以外だとちょっと思いつかないのが痛いところです。益川さんのインタビューみたいに「今年くらいに貰えると思った」と言ってみたいものです。19:55めでたいですっ。ノーベル物理学賞、日本人3人が受賞しました。3人とも素粒子物理学者です。私にとっては、南部さんが受賞したことが嬉しいです。彼の研究は多くの素粒子物理屋が評価しており、長いこと候補にあがっていました。彼の研究内容は、ヒッグス粒子を導くための基本的な考え(=自発的対称性の破れ)を生み出したという点で、自分の研究内容にも近く、本当に嬉しいです。淡々と書いていますが、かなり興奮してます。それから、南部さんは私たちの大学の招聘教授になっていて、普段はシカゴに住んでらっしゃるようですが、たまには大学に来られることもあります。昔、並んで端末に向かったこともあります。親近感もあって、余計に嬉しいわけです。残りの2人(小林さんと益川さん)については、日本国内では有力候補とよく言われていましたが、海外を拠点に研究している私にとっては少し意外でした。ノーベル賞というのは公平なわけではなく、政治力も大きく働き、政治力のある大物があまり評価していないためになかなか貰えないのではないか、という話をよく聞いていたからです。嬉しい方向に意外だったわけで、日本の物理学会、とりわけ素粒子物理学会にとっては嬉しいニュースですね。19:01さて続きです。前のエントリーで説明したのは、原子核中の陽子と中性子の質量とエネルギーです。これを陽子、あるいは中性子を作っているクォークにあてはめて考えてみます。陽子はuud、中性子はuddで構成されていますが、uクォーク、dクォークの質量はそれぞれ3MeV、6MeV程度しかありません(正確な質量は不明)。1000MeV前後の陽子・中性子に比べてクォークの質量を足しても10MeV前後、すなわち1%程度にしかなりません。残りの99%は強い力によるクォークを束縛しているエネルギーに依って生じています。ヒッグス粒子を説明する時に、質量の源みたいな説明をよくする人いますが(いや、私もそう説明しますが)、その質量って物質の質量の1%にしか寄与していません。......なんてことはこの業界の人には常識ですが、マスコミ報道とかを読んだだけでは、自分を構成する全ての分子・原子の質量をヒッグスが担っているかのようで、どっかで一度書いておきたいテーマでした。おっと、ヒッグスを探している私がヒッグスなんて大したことないよ、と書いてると受け取らないで下さい。質量の1%にしか寄与していないヒッグスですが、本当はもっと大仕事をしています。ヒッグスが存在しなかったら宇宙がどうなっていたか考えてみましょう。言いつつ、流石に書くの疲れてきたので、超簡単に書くと、もしヒッグスが存在しないと当然uクォークもdクォークも質量ゼロです。陽子と中性子は強い力による束縛力でやはり今と同じくらいの質量を持ちます。uクォークのほうが電荷(の絶対値)が大きいので(uクォークは電荷2/3、dクォークは電荷-1/3)、電磁気力による束縛力が陽子の方により大きく働き、陽子の方が中性子よりも質量が大きくなります。β崩壊の速度が今より数千倍速くなります。これだけ書いて何が起こるかすぐにわかった方(ただし専門家は除く)は鋭いです。先ほど説明したように崩壊は、重い粒子から軽い粒子に起こります。ヒッグスがない世界では陽子のほうが重いので、陽子が中性子に崩壊するのです。今の中性子崩壊の速度の数千倍の速度で。......陽子がどんどん崩壊してなくなる世界を想像してみて下さい。陽子が安定じゃないんですよ。いうか、不安定な陽子と、質量ゼロの電子で水素を作れるんでしょうか?ちょっとだけ専門的になって申しわけありませんが、水素の原子核の周りに存在する電子の軌道の半径というのが電子の質量の逆数に比例します。質量ゼロの電子だと軌道の半径が無限大になってしまいます。いうことで、偉そうに説明を続けてきた私ですが、ヒッグスが存在しない世界、宇宙がどんなものになるのか想像つきません。わかるのは、私たちのこの宇宙がいまある宇宙なのは、ヒッグスが存在しているから、あるいはヒッグス粒子は存在していなくても、ヒッグス粒子が果たす役割を別のメカニズムが担っているからなのです。私がヒッグスを探しているのは、ヒッグスが素粒子の標準理論で予言されているにもかかわらず唯一発見されていない粒子だから、ではありません。標準理論がどうこうではなく、今の宇宙が今の宇宙である理由の1つなんですから、素粒子物理学者だけでなくもっと多くの人が興味を持っていいテーマだと思うのですが...、やっぱり素粒子物理学者の戯言ですかね。18:20今日は毎週行われている研究室のミーティングがありました。事務連絡以外にスタッフ・学生全員が交代で何か発表します。自分の研究内容の経過報告だったり、面白そうな論文紹介だったりします。略)に使われる検出器開発の論文を紹介しました。PETを簡単に説明すると、まず、陽電子を放射する放射性同位元素を含んだ(正しい表現ではないですね。何と書いていいのかわかりません。)薬剤を体内に入れます。すると放出された陽電子が体内の細胞を構成する分子、というか原子に存在する電子と衝突し、ガンマ線と呼ばれる粒子(=光子)が2個放出されます。この2個のガンマ線はお互いに反対向きに放出されます。この放出されたガンマ線の位置を検出することで(=反対向きに出た2個のガンマ線を検出するのでガンマ線の飛来方向もわかります)放射性同位元素の場所を特定するわけです。ここで私が気になったのは陽電子を放出する放射線源です。β(ベータ)崩壊というものを説明します。原子核レベルで見ると、弱い力が働くことによって、中性子が陽子と電子とニュートリノに変化します(このようにある粒子が別の複数の粒子に変化することを一般に崩壊と呼びます)。この変化、崩壊のことをβ崩壊と呼びますが、束縛状態にない中性子は平均寿命約900秒でどんどん崩壊していきます。クォークレベルで考えると、dクォークがuクォークと電子とニュートリノに崩壊しています。この通常のβ崩壊に対比して、β+崩壊と呼ばれる、原子核中の陽子が中性子と陽電子とニュートリノに崩壊する現象があります。陽子6個、中性子5個からなる放射性同対元素の炭素(11Cと以下書きます)はβ+崩壊によって陽子5個、中性子6個のホウ素(=11B)に変化します。書くと不思議なことは何もないように感じますが、私が気になったのは質量差です。陽子単体だと938MeV(1MeV=10の6乗eV、1eVは1個の電子を1ボルトの電位差を与えるエネルギー)、中性子だと940MeVあります。中性子のほうが重いので通常は陽子と電子とニュートリノに崩壊できるわけです。質量=エネルギーと考えれば、高いところから低いところに転げ落ちることはできますが、低いところから高いところへは何か外力がないと動きませんよね。軽い粒子が重い粒子に崩壊することはできません。ところが、11Cと11Bの例だと、陽子と中性子の質量を単に足し上げると11Bの方が重くて、11Cが11Bに崩壊することはありえません。11Cが11Bに実際崩壊するわけです。常に束縛されていない1個の粒子を相手に研究している素粒子物理屋なので、一瞬「へっ」と思うわけです。束縛状態にない陽子が崩壊する現象は、陽子崩壊と呼ばれ、素粒子物理屋が昔から探している未知の現象なのです。ちなみにニュートリノ観測で有名なカミオカンデは元々陽子崩壊を観測するために建設されました。放射性同位元素のβ+崩壊は、もちろん私たちが探している陽子崩壊ではなく、ありふれた現象です。言うと、11Cと11Bのトータルのエネルギーを考えると、陽子と中性子の質量を足し上げただけではなくて、原子核中でそれらが(強い力によって)束縛されているエネルギーも考えないとなりません。やって束縛エネルギーまで足し上げると11Cのほうがエネルギーが大きくなって、それより下の11Bに崩壊していけるわけですね。......長くなったので、一旦ここで切ります。続きはまたすぐに書きます。10/9追記:中性子の質量は1009MeVではなく、940MeVです。何を思って1009MeVと書いたのか自分でも謎です。ここを読んでる方だったら間違い気づく方いますよね。変な間違いをそのままにしとくの恥ずかしいので。なんてことを言ったら、間違いだらけという可能性がありますが。推敲なんて全然しないで凄い早さで文章を書いてアップロードしてしまうので、その辺はお許し下さい。10:24先日、このサイトをいつも見て下さっているという有り難いコメントをいただき、その方に先行情報(?)として以下のサイトを紹介しました。Tour"あたりは英語苦手な人でも(このブログを読ん出る人なら)楽しめると思いますので、ぜひ試してみて下さい。使い方を少しだけ説明してみます。すると以下の画面が現れるはずです。地下100mに実験場があるわけですが、そこの4階に相当する部分(画面左上にLEVとあるのがLevelの略で何階かを示しています)から実験場を眺めてる状態です。このままでは何も起こらなくて、画面をドラッグして前後左右させてみて下さい。ドラッグして動かすとそれに応じて視線が変わります。左を見るとのようになります。あ、この画面の右側に映ってるのが数日前に地下への搬入を説明したときに大型トレーラーで輸送されてたトロイドと呼ばれる磁石ですね。逆に右を見るととなります。以上2つの画面上ではクリックできる箇所が現れます。実際に歩いて行ける方向がクリックできるようになるわけですね。A"をクリックするとエレベータAの方へ歩いて行き、エレベータに乗るところで画面が止まるはずです(たぶん)。私のブラウザではここでの画面が現れ、何階に行くか選べるようになります。tourをまだ使いこなしていません...。そこからの眺めがで、ここでもまた画面をドラッグして視線を変えることができます。path"というメッセージがあるときは、いつも画面をドラッグして視線を動かすことができます。それによって、自分が進める方向の候補が出てくる仕組みになっています。最上階なので、試しにここで上を向いて見るとのような眺めになります。この前説明した検出器搬入のための地上へ通じている大穴ですね。以上簡単に説明しましたが、実験場だけでなくその横に併設されているエレキハットと呼ばれる検出器からの信号を読み出す装置が置いてある部屋など、色々な行き先があるようです。それら全てが、実際に私たちが実験場を歩いている時の視線で見ることができます。興味をお持ちの方はぜひお試しを。ネットワークが重いのがたまにキズですが...。11:30昨日は家族で動物園へ行ってきました。今年度前期はスイスへの出張が多かったことと、プライベートでは人生の節目ともなるべきことがあって実家へ3度も帰省したことがあって、子供とどこかへ遊びに出かけるのは4月の花見(このエントリーでも紹介しました)以来となってしまいました。家にいるときはなるべく子供と過ごすようにしているのですが、大学の業務と、何十年かに一回の大事業であるLHCの開始にかかわる用務を同時にこなそうとすると、どうしても子供と過ごす時間が少なくなりがちです。LHCは私にとってもちろん重大な事業なのですが、親としてはツライ面もあります。出張の多いお父さんはたまに家に帰ると子供から「このおじちゃん誰?」と聞かれる、みたいな笑い話(?)が世間でよく言われていますが、私にとっては単なる笑い話ではありません。スイスに数週間以上滞在した後家に帰ってくると、子供の私への態度が明らかに他人行儀になります。2、3日すると元に戻るのですが、毎回家に帰った直後は他人行儀な態度で迎えられます。ちなみに、スイス滞在中家族と話をするときは、顔を忘れられないようにSkypeを使い音声だけでなく画像も送受信しています。ないと、私も「このおじちゃん誰?」と言われていたかもしれませんね。19:50いやぁ、ビックリです。何がって昨日のエントリーに対する拍手の多さです。多くの人に興味を持ってもらえたようでよかったです。本当はその前のエントリーで拍手についてコメントしたので、拍手を無理強いしてしまったのでしょうか?......楽天的な私としては前者だったと勝手に判断して、お約束通りCMSの地下実験場への搬入に関して色々検索してみました。昨日のエントリーで書いたことには間違いがあったことがわかったのでお詫びします。CMSが小さくてもその全てを一度に地下へ搬入することはできないようで、全体を幾つかにスライス(という表現でいいか微妙です)して、何度かに分けて地下へ降ろしたようです。私が前に見たウェブキャストは何度かに分けたうちの一回だったようです。嘘を書いててごめんなさい。いうわけで、何度かのうちの一回にあたる降下作業の様子の写真です。地上へ通じている丸い穴から、分割された検出器がワイヤーで吊るされています(この写真にはワイヤー映ってませんが)。その後方にすでに搬入設置された別の一部分が見えています。いえ、言い訳するわけではありませんが(いや、やっぱり言い訳か。)、やっぱり重そうですね。CMSという実験グループには日本の研究機関が参加していないので、日本のマスコミ報道等で取り上げられず、なじみの薄い方も多いかもしれませんが、検出器の性能としてはATLASに比べて遜色なく、こちらの実験グループの動向もおさえておきたいところです。お互い単にライバルというだけでなく、新発見の際には別々の実験で同じ現象を確認することが良いテストになりますし、未知の現象を探索する際にはデータ量が2倍になるわけですから、共同研究という側面もあります。......とは言いつつ、お互い相手よりも早く結果を出そうと競争してるんですけどね。16:45私の参加しているATLAS実験の検出器というのは巨大で、新聞報道等で見られた方も多いかと思いますが、長さ約44m、高さ約24m、重さ約7000トンもあります。この巨大な検出器を地下100mの実験場へ搬入したわけですが、方法としては2つあります。そんな偉そうな話ではありませんが、全体を組み上げる前に各パーツを地下に搬入し、そこで組み立てる方法。1つは、地上で全て組み立てた後に全体を地下へ搬入する方法。この2つが考えられます。ATLAS実験では前者の方法を採用し、各パーツを地下へ運んだ後に組み立てる作業が行われました。下に張り付けた写真はその様子の一部です。左はトロイドと呼ばれる電磁石の1つで強力な磁場を作ります。その磁場によって荷電粒子を曲げ、その極率を測ることで粒子の運動量を測定するわけですね。トロイドの直径はATLAS検出器全体の半分以下だと思うのですが(自信ありません)、それでもこの大きさです。鉄の塊ですから何トンあるのか知りませんが、猛烈に重いです。上の写真はそのトロイドを作っていた場所から、実験場まで移動するときの様子です。真ん中と右の写真はスモールホイールと呼ばれるミューオンという粒子を検出するための装置です。名前から想像していただけるかと思いますが、スモールというくらいですから、もっと大きなのもあって、そちらはビッグホイールと呼ばれています。これらの検出器は、地下100mの地点まで掘られている縦穴から写真のようにクレーンで降ろされます。右の写真ではスケール感がわかりませんが、この縦穴が約100mもあります。いうように、ATLAS実験では検出器を各パーツごとにクレーンで降ろして地下で組み立てる、という方法が採られましたが、ATLAS実験のライバルとも言うべきCMS実験グループ(LHCには全部で4つ検出器があります。他の2つは物理のターゲットが違います。)では別の方法が採られました。地上ですべてを組み上げてから地下に降ろしたのです。CMSはATLASに比べてだいぶ小さな検出器で、長さ約22m、高さ約15mほどです(とは言っても、巨大な検出器ですが。そのためATLASとは別のアプローチを採ることが考えられたのでしょうが、凄いのは重さです。サイズは小さいのですが重さはATLASを凌ぐ約12,500トン。検出器全体が鉄の塊と言った感じで非常に重いのです。その駆逐艦(くらいなんでしょうか?)並の物体を地下100mまで降ろすわけですから、並のクレーンでは不可能です。したかというと、そういう巨大な物体を運ぶ会社に外注し、巨大な特別クレーンを設置して、それで地下まで降ろしました。このときの様子はウェブでも流れたのでどこかにムービーがあるのではないかと思います。見つけたらまたアップロードしますが、まあ、とにかくビックリするイベントでした。今日2度目のアップデートは、なぜか検出器搬入の話でした。......前のエントリーで書いた通り、私はおだてに弱いのです。拍手されてたのを見て気を良くして2度目のエントリーを書いてしまいました。仕事しろとかツッコマないで下さいね。10/5追記:駆逐艦は5,000t前後、10,000tを越えるのは巡洋艦がほとんどだというご指摘を受けました。ご指摘して下さったかたありがとうございます。追記その2:10/3のエントリーでコメントしていますが、CMS検出器は12,500トンの検出器全体を一度に地下実験場へ搬入した訳ではありませんでした。ATLASと違い地上で組み立てたのは間違っていませんが、搬入時には数回に分けて地下へ降下させていました。10:00普段このブログにエントリーを書く時は、管理者画面に直接ログインしてエントリーをアップロードしています。ブログ自体を読むことはあまりないのですが、ふと気づくと......昔はほとんどなかった拍手が毎日ありますっ。どこのどなたかわかりませんが、ありがとうございます。大人になってもやっぱり人に褒められるのは悪い気しませんよね。私なんて友人みんなから言われるように非常に単純なので、おだてられると嫌とは言えないタイプです。逆に、そういう私の弱みを攻撃(?)されないと、ノーと言い過ぎる日本人で、研究上の仕事でも自分がやりたいと思う、やらないとならないと思わなければ、遠慮なく断ってしまいます。世間で語り尽くされていますが、そういう自分の振る舞いを考えても、人に何かを頼むときとか教えるときは、褒めることが大切なんだと再認識します。数年前に子供が生まれ、2年前に研究所のスタッフから今の大学に異動し軸足が研究から教育に移ってくると、人を褒めることの重要度が高まってる気がします。人は動かじ」を肝に命じる毎日です。talk!"と、挨拶のように(?)発表者に声をかけます。日本人の私にはそういう歯の浮くような台詞言えないし、人を褒めるのってなんか偉そうで、どう褒めていいのか考えてしまいます。その点、この拍手というシステムはいいですね。私みたいな人でもどうコメントしていいか考え込まずに、応援の意味でクリックできる...んですよね?って、拍手するためにはどっかに登録する必要があるんですか?毎日エントリーを書き込んでますが、FC2のサイトのサービスは全然チェックしてなくて、どういう仕組みになってるのかわかってなかったりします。強引に話をまとめて...拍手してくれてるかたにもう一度感謝申し上げます。ありがとうございます。ブログを書き続けるモチベーション上がります。|NEXT≫プロフィールAuthor:ExtraDimension素粒子物理学実験(高エネルギー物理学)をしてます。世間一般であまり知られることのない研究者(たち)の日常を紹介します。メールはatlas.osakaというgmailアカウント使ってます。(08/11)家出なう。消費者詐欺被害センター:家出なう。