【素粒子物理学】標準理論裏付ける新証拠、「超対称性」に新たな痛手 LHC

もろ禿

標準理論裏付ける新証拠、「超対称性」に新たな痛手 LHC　写真1枚　国際ニュース：AFPBB News
http://www.afpbb.com/articles/-/3055710

【7月28日 AFP】世界最大の粒子加速器「大型ハドロン衝突型加速器（Large Hadron Collider、LHC）」の専門家チームは27日、現在の素粒子物理学で主流となっている「標準理論」に
合致する素粒子の振る舞いを示す新証拠が得られたと発表した。宇宙の基本構造に関する未来の理論とされる「超対称性」にとって、新たな痛手となる証拠だという。

英科学誌「ネーチャー・フィジックス（Nature Physics）」に掲載された論文によると、LHCを用いた超高速の陽子衝突実験で得られた最新データは、「ボトムクォーク」と呼ばれるエキゾチック粒子が、
標準理論で予測された通りの挙動をすることを示しているという。

ボトムクォークが、いわゆる「アップクォーク」に変化するまれな現象を測定するこれまでの試みでは、同理論と矛盾する結果が得られていた。これにより科学者らは、標準理論の枠を超える説明の
一つとして、超対称性の仮説を提唱した。

だが、LHCのボトムクォーク（b粒子）実験チーム「LHCb」を率いるギュイ・ウィルキンソン（Guy Wilkinson）氏は、AFPの取材に、最新の測定結果は「標準理論と完全な一致をなしており、
この（代替理論の）仮説の必要性を排除するものだ」と話した。

「標準理論に何らかの誤りが存在することを証明できたなら、それは非常に心躍る結果となっただろう──そして、世間をあっと言わせることになったとだろうということも否定できない」と同氏は
述べている。

標準理論は、物質を構成する基本粒子とそれらを支配する力のすべてに関する主流の理論だ。

だが、このモデルには弱点がいくつかある。一つは、宇宙の95％を構成するダークマターとダークエネルギーを説明できないこと。もう一つは、物理学者アルバート・アインシュタイン（Albert Einstein）の
「一般相対性理論（General Theory of Relativity）」との整合性がないこと。これは、知られている通り、素粒子の量子スケールでは、重力が作用しないようにみえるためだ。

■多頭の怪物

これらの矛盾を説明するために提唱された代替理論の一つである超対称性は、宇宙のすべての粒子に、それより質量が大きい「きょうだい」が存在すると仮定している。これにより、ダークマターと
ダークエネルギーを説明できる可能性もある。

だがLHCでは、超対称性のきょうだいが存在する証拠はこれまで何も見つかっていない。その一方で、標準理論で存在が予測された素粒子はすべて観測されている。その中には、万物に質量を
与えるとされる「ヒッグス粒子（Higgs boson）」も含まれる。

超対称性理論では、ヒッグス粒子が少なくとも5種類あると予測されているが、これまでのところ、標準理論のヒッグス粒子とみられる1種類しか見つかっていない。

しかし、ウィルキンソン氏は、超対称性を見限るのは「時期尚早」と話す。「超対称性を打ち倒すのは非常に難しい。頭がたくさんある怪物だからだ」と同氏は指摘している。

それでも、今後数年以内に何も見つからなければ、超対称性は今よりはるかに困難な状況に置かれることになると思われ、熱狂的信者の数も減ると見られている。

クォークは、原子内の陽子や中性子の構成要素である最も基本的な素粒子だ。クォークは6種類存在し、最も一般的なのは「アップ」と「ダウン」クォークで、その他は「チャーム」「ストレンジ」
「ボトム」「トップ」と呼ばれている。

アップやダウンより重いボトムクォークは、崩壊して形を変える可能性があり、通常は崩壊してチャームクォークの形をとる。そして、これよりはるかにまれなケースでは、アップクォークに形を変えることも
ある。ウィルキンソン氏の研究チームは今回、これがどのくらいの頻度で起きるのかを世界で初めて測定したのだという。「LHCで実施可能とは誰も思わなかった種類の測定なので、チーム全員が
喜んでいる」とウィルキンソン氏は説明した。

これまで、同様の測定には、より強力な装置が必要と考えられていた。(c)AFP/Mariette LE ROUX