2012年7月11日水曜日

【物理】ヒッグス粒子は何の役に立つのか?

科学ニュース+板 (17/345)

1:pureφ ★ 2012/07/10(火) 13:28:11.61 ID:??? << 7 24 25 36 183 246 317
ヒッグス粒子は何の役に立つのか?:普通の人々の疑問に答えてみる

ヒッグス粒子は何の役に立つのか? 科学を専攻していない学生たちに対する、物理学准教授の答えとは。標準モデルのひとつのピースを探すことは、『モナリザ』を描くことと同様の、人間の行動だと説く。

IMAGE VIA ARGONNE NATIONAL LABORATORY

学生、特に科学を専攻していない学生たちに対して、ヒッグス粒子をどう説明したらいいのだろう。

まずは呼び方だ。「神の粒子」と呼ぶのは時代遅れだ。また、個人的には「ヒッグス・パーティクル」とは言いたくない(間違いというわけではないが)。「ヒッグス・ボソン(Boson)」や「ヒッグス場」のほうがいい。

次に、ヒッグス粒子をどうやって説明するかだ。学生でも理解できるように何かを言わなければならないとしたら、「標準モデルに含まれると予想されるもの」と表現するだろう。この言い方ではわからないだろうし、ひどい説明だとは思うが、真実だ。

言いたくはないが、ヒッグス粒子関連は複雑だ──特に科学を専攻していない人たちにとっては。分子と原子の違いもよくわからない人が、ボソンについて語ることはできない。学生を馬鹿にしているわけではない。実際に目に見えないものについて、それらの違いを理解するのは難しい。

※ヒッグス粒子(Higgs Boson)とは、素粒子に質量を与える理由を説明するヒッグス場理論から生まれた。素粒子論と量子力学では、場の存在と粒子の存在は意味がほぼ同じで、ヒッグス場を量子化して得られるのがヒッグス粒子。なお、ボソン(ボース粒子)は、インドの物理学者、サティエンドラ・ボースに由来して命名された粒子の種類。

よい類推となるのは元素周期表

標準モデルとはいったい何だろうか。おそらく、よい類推となるのは元素周期表だ。元素周期表の完成を目指した探究は、標準モデルの発展とよく似ている。

元素周期表。IMAGE VIA NASA

ある時点で人間は、物質が、もっと小さな物質からできていると判断せざるを得なくなった。例えば、水はひとつの塊ではなく、水分子からできている、と。その後人間は、水の部分(分子)を、もっと基礎的な構成要素から作り出すことが可能であることを示す証拠を集めていった。この例で言えば、水は水素と酸素から構成される。原子モデルはこのように発展していった。その探求は素晴らしい物語だ(原子モデルに関する私の過去記事はこちら)。

基本粒子の標準モデル。IMAGE VIA WIKIMEDIA COMMONS

物理学における標準モデルは、元素周期表に似ているといえば、説明するのに十分だと思う。

※標準モデル(standard model)とは、素粒子物理学の3つの基本的な力、すなわち強い力、弱い力、電磁力を記述するための理論のひとつ。標準模型または標準理論とも言う。

何の役に立つんだ?

「何の役に立つんだ?」というのは、学生が持ちやすい疑問だろう。それは、科学について論じるよい機会になる。手っ取り早くいえば、ヒッグス粒子は何の役にも立たない。

チャド・オーゼル(@orzelc)は「科学は最も基本的な人間の行動だ」と語るのが好きだ。少し言い方を変えれば、「われわれは科学的探求をする、なぜならわれわれが人間だから」。

わたしの好きな、SF作家ロバート・ハインラインの言葉を引用しよう。

「人間は以下のようなことができないといけない。オムツを替える、侵略を計画する、ブタを屠殺する、船の操縦を指揮する、ビルを設計する、ソネットを書く、経理会計を行う、壁を築く、骨折の手当をする、死にかけている人を慰める、注文を取る、命令を出す、協力する、1人で行動する、方程式を解く、新たな問題を分析する、肥料をやる、コンピューターをプログラムする、おいしい食事を作る、効率よく闘う、立派な態度で死を迎える」 

標準モデルのひとつのピースを探すことは、『モナリザ』を描くことと同様の、人間の行動だ。なぜ多くの人がブラックホールに関心を持つのだろう。ブラックホール技術に実用性があるのだろうか。たしかにあるのかもしれないが、近い将来は難しいだろう。われわれは、人間だからこそブラックホールに関心を持つのだ。

今後、これらの高エネルギー粒子加速器の「副産物」として新しい技術が登場するのだろうか? もちろん登場するだろう。だが、それが目標ではない。ヒッグス粒子に基づいた技術は登場するのだろうか? おそらくはそうなるだろう。しかし探求の理由はそれではない(技術が登場するとしても、それは遠い未来の話だ)。

TEXT BY RHETT ALLAIN TRANSLATION BY ガリレオ -矢倉美登里/合原弘子WIRED NEWS 2012年7月6日
http://wired.jp/2012/07/06/what-can-we-do-with-the-higgs-boson/ple/

※著者のレット・アランはサウスイースタン・ルイジアナ大学の物理学准教授。WIREDでは科学ブログ「DOT PHYSICS」
を書いている。日本語版過去記事はこちら。
http://wired.jp/2012/03/22/analysis-of-the-human-birdwings/ (本文終わり)

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「ヒッグス粒子」観測を可能にした実験装置「LHC」:ギャラリー
http://wired.jp/2012/07/05/higgs-boson-discovery/
「ヒッグス粒子」解説などの動画4選
http://wired.jp/2012/07/09/higgs-for-mere-mortals/
ジョブズがヒッグス粒子をプレゼンしたら
http://wired.jp/2012/07/06/we-wish-higgs-boson-presentation-was-designed-by-ap
7: 【関電 88.9 %】 2012/07/10(火) 13:31:26.38 ID:K9f7HQxm
>>1 よい類推となるのは元素周期表だ
これだな。分かりやすく他人に説明できるなw
36: 忍法帖【Lv=5,xxxP】 2012/07/10(火) 14:02:30.68 ID:j/qbQ3Ub
>>1
現実を説明している理論というより、
現実を近似できる数学モデルって感じだもんなぁ

間違いじゃないけど真理とも程遠いイメージだわ
5:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 13:30:53.80 ID:GWRifzB0 << 87 88 145
そいつをググッと飲み干すんだよ
そしたら 今日はいいことあるかもね
87:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 16:58:30.60 ID:MJO2E4KY
>>5 は10代か40代だな。ミッグス♪
88:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 16:59:48.71 ID:6StH3gkq
>>5
しゃっくりが出た
145:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 18:49:06.74 ID:gRqGl2kF
>>5
それはまさかミックスジュ・・
21:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 13:44:38.62 ID:ejSrQdUP << 26 31
ヒッグス粒子っていうのは「ある」ものなの?
それとも実験装置で「つくり出す」ものなの?
「ある」ものなら、なぜ今までわからなったの?
26:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 13:50:56.78 ID:pqyKx6e7
>>21
宇宙はヒッグス粒子で満たされているんだ。
なくなったら我々は存在できない。
31:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 13:53:34.10 ID:pqyKx6e7
>>21
ヒッグス粒子の存在は予言されていたが、それを検出する技術がなかった。
44:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 14:15:19.11 ID:p6Ni56Yf << 46 58
役に立つ立たんの問題じゃなく、今、目に見えている我々の全てを構成する
もととなっている粒子で、必ず存在しているはずだが証明できなかったものな
わけだから、それが「何の役に」っていう疑問自体がおかしくね?
46:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 14:16:40.37 ID:g0n5IUuG
>>44
じゃ瞬間移動が可能になるんだな。
58:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 14:38:31.21 ID:0gZJevjp
>>44
その通りなんだよ。
役に立つのを目的にしていない。

殺人事件の捜査中の警官に対して、

「そんなことして、いくら儲かるの?」

なんていう質問をするのと同じくらい馬鹿げている。
68:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 15:27:13.91 ID:uYY2UF+p << 73 75
この疑問を持つ意味の裏には、利益が生むならいいけど、無意味な事に無駄遣いするな
と、言いたいんだろうな。
アインシュタインだって光がなんなのか?に疑問を抱いて時間と光の関係を明らかにし
相対性理論を作ったことで、GPSができた。
空気を解明したから天候を予測できるようになったし。
電気と磁気の関係が解ったからモーターが開発されタービンが出来て、電気が作られるようになった。
疑問の積み重ねを経て、解明して結局生活の一部になっていくんだよ
寝てる間も世話になってんだろ

疑問を持つことを忘れたら人間ダメになるだろうな
73:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 15:46:42.08 ID:Bjm801xK
>>68
すげえ。
他の例はなにかありますか?
75:名無しのひみつ 2012/07/10(火) 15:48:11.18 ID:rAdN4fld
>>68
>相対性理論を作ったことで、GPSができた。

GPSの仕様書で使われてる補正式は実測値から得られたもので
相対性理論から計算されたものじゃないよ


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