【物理学】ヒッグス粒子の崩壊、LHC実験で初観測発見から6年［08/29］

しじみ ★

【8月29日 AFP】
物理学者チームは28日、物質に質量を与えるとされる素粒子「ヒッグス粒子（Higgs boson）」が、「ボトムクォーク」と呼ばれる素粒子へと崩壊する現象の観測に初めて成功したと発表した。ヒッグス粒子の存在を突き止めてから6年、ようやくその努力が報われた形だ。

　欧州合同原子核研究機構（CERN）の発表によると、理論的に予測されていたこの崩壊は、スイスにある世界最大の粒子加速器「大型ハドロン衝突型加速器（LHC）」で観測されたという。LHCはノーベル賞受賞につながった2012年のヒッグス粒子発見で知られる。

　CERNのATLAS国際共同研究チームは、今回LHCで実証された「観測が非常に困難な相互作用」について、「LHCの初期の準備段階では、このような観測を成し遂げることは難しいだろうとの考えがあった」と述べている。

　ヒッグス粒子自体が見つけるのが難しい上、他の粒子もボトムクォークに崩壊するため、これまでその崩壊がヒッグス粒子のものであることを明確に突き止めることは困難だった。

　長年待ち望まれていた今回の観測結果は、物理学の「標準模型（Standard Model）」理論のさらなる裏付けとなると、研究者らは指摘する。標準模型は、宇宙を構成する基本粒子とそれらを支配する力に関する主流の理論となっている。

　1970年代初めに確立された標準模型の下では、クォークとレプトンが物質の最も基本的な構成単位とされている。

　ボトムクォークは6種類存在するクォークのうちで最も重いもののうちの一つだ。標準模型では、ヒッグス粒子の崩壊は約60％の確率でボトムクォーク対を生成すると予測されていた。

　ATLASチームは今回の研究について、このボトムクォーク対を見つけることは「チームがこまれでに実行した中で最も骨の折れる分析作業の一つ」だったと述べている。

■新しい物理学？

　ヒッグスやその他の素粒子の性質と仕組みを調べている科学者らは、標準模型の予測から外れる現象が起きないかと常に目を光らせている。

　その理由は、標準模型がダークマターやダークエネルギーを説明できないことと、重力の理論と整合性がないとみられるからだ。

　これらを説明するには、何らかの別の「新しい物理学」のモデルが必要になる。

　標準模型の代替理論として提唱されているものとしては、余剰次元の存在を前提とする理論や、標準模型で知られているすべての粒子に同質量の「きょうだい」が存在すると仮定する「超対称性」などがある。

　だが、どちらの理論も、裏付けとなる証拠はまだ見つかっていない。

　ATLASチームとともにLHCの実験プロジェクトに取り組んでいるCMSチームは、最新の観測結果もまた標準模型と「一致する」としている。だが、「新しい物理学が寄与する余地がまだ残されている」という。

「標準模型を超える物理学の存在が、ヒッグス粒子によって明らかになるかどうかを確かめるわれわれの研究をめぐっては、今後数年以内にさらに多くのデータが収集され、実験精度が向上するに違いない」とCMSは指摘している。(c)AFP

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AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3187660

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