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量子物理学の発見 ヒッグス粒子の先までの物語 単行本 – 2016/9/23

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商品の説明

内容紹介

ギリシャ以来、物質の最小の構成単位への人類の探求は、
原子核とそれをまわる電子というモデルまでいきつく。
しかし、1912年のある日、
物理学者のニールス・ボーアは気がつく。
なぜ、電子は原子核に墜落しないのか?
まったく新しい物理学が誕生した瞬間だった。
人類の極小を探る旅は、加速器というものさしを得て進歩する。
それは宇宙の始まりを解き明かす旅になった。
アメリカのフェルミ研究所で加速器を使い、
極小の世界を追い求めたノーベル賞物理学者が、
この新しい物理学の誕生から現在そして未来を綴る

第一章 宇宙の始まりを探る旅
2012年に世界の新聞の一面を飾った「ヒッグス粒子」の発見。本書では、その発見にいたるまでの人類の歴史を、ノーベル賞量子物理学者が綴る。それは、この世界の極小の構成単位を探る旅でもあり、同時に宇宙の始まりを探る旅でもあった。

第二章 その時、ニュートン物理学は崩れた
ギリシャ以来、物質の最小の構成単位への人類の探求は、原子核とそれをまわる電子というモデルまでいきつく。しかし、1912年のある日、物理学者のニールス・ボーアは気がつく。なぜ、電子は原子核に墜落しないのか? 全く新しい物理学の誕生。

第三章 世界は右巻きか左巻きか
水の分子を鏡に写しても左右対称で変わらない。しかし、変わってしまう分子もある。例えば、われわれの世界の食べ物は右旋体の糖でできている。さてでは物理法則はどうだろうか? その対称性が破れていることを発見したのがこの本の著者だった。

第四章 相対性理論の 合法的な抜け道
エネルギーは光速の自乗にそのものの質量をかけたものに等しい。E=mc²。アインシュタインは、物質の質量はエネルギーに転換できることを示した。しかし、光に質量はないはずだ。とすれば、光はエネルギーに転換できないのか?

第五章 初めに質量あれ
宇宙が始まった時、すべてのものは無であり、質量はなかった。完全な対称性がなりたつ世界だった。その対称性が崩れ去る引き金をひいたものがいる。それが「ヒッグス粒子」だ。「ヒッグス粒子」が質量を生み出し、宇宙を生み出すことになった。

第六章 何もないところになぜ何かが生まれたのか?
ではどのようにして何もないところからヒッグス粒子が生まれ質量が生まれるのか?
10の マイナス25乗の非常に短い時間では不変と思われたエネルギー保存則がなりたたない瞬間がある。その「量子ゆらぎ」とよばれる時間のことから説明しよう。

第七章 星が生まれた痕跡
宇宙誕生時にできた原子星の内部で、炭素、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、鉄などの重い元素がつくられる。しかし、これらの元素があまねく宇宙に行き渡るためには、崩壊による解放が必要だ。その痕跡がいまもふりそそぐ「ニュートリノ」という粒子だ。


第八章 加速器は語る
著者らのフェルミ研究所は、標準理論のその先を探索する新加速器「プロジェクトX」を進めている。それは高エネルギー追求から転換してコストは抑え、膨大な数の粒子を観測して珍しい現象を探す新たなアプローチだ。

第九章 ヒッグス粒子を超えて
量子物理学はまだ道半ばだ。ヒッグス粒子は物質に質量を与えるが、それ自身の質量がどこから来るかはわかっていない。宇宙のほとんどを占める暗黒物質も検出できていない。未知の物理現象を求める実験は続く。

内容(「BOOK」データベースより)

宇宙が始まる前、すべてのものは無であり、質量はなかった。その質量を生み出したのが「ヒッグス粒子」だ。宇宙誕生時にできた原始星の内部で、炭素、窒素、硫黄、ケイ素、鉄などの重い元素がつくられる。しかし、これらの元素があまねく宇宙に行き渡るためには崩壊による解放が必要だ。その痕跡がいまもふりそそぐ「ニュートリノ」という粒子だ。極小の粒子を探る量子物理学、宇宙の始まりを解き明かしつつある。

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登録情報

  • 単行本: 308ページ
  • 出版社: 文藝春秋 (2016/9/23)
  • 言語: 日本語
  • ISBN-10: 4163905235
  • ISBN-13: 978-4163905235
  • 発売日: 2016/9/23
  • 梱包サイズ: 19.6 x 13.6 x 2.2 cm
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邦題はワインバーグ「科学の発見」に引っ掛けているが、原題は「Beyond the God Particle」。「神の粒子」とは勿論「ヒッグス粒子」の事で、本書は超高速加速器による「ヒッグス粒子」検出前後(特に"その後")の素粒子物理学を一般読者向けに解説したドーキンス流の科学啓蒙書である(量子物理学の解説書ではないが、ボーアがそれを思い付いた経緯は書かれている)。また、著者の一人の言明によると、著者の一人は相当なユーモア好きの由で、随所にかなり砕けた例が挿入されているのも本書の特徴の一つである。

前半、湯川先生の予言したπ粒子及びその副産物のμ粒子(π粒子→μ粒子+ニュートリノ)の話となり、これが量子スピン、更には<対称性の破れ>の話へと続く辺りで早速内容に惹き付けられた。次いで、「ヒッグス粒子」検出後、「質量とは何か」という根源的な問いが発せられる。これに対し、「質量とは重さではない」と言い切り、「E=mc2」の式を挟んで、原初宇宙における<対称性>の"無さ"に繋げる論理展開も巧み。光子に質量がない理由にも読者を頷かせる納得力がある。更に、質量を持つ粒子では起こり得ない筈の左巻き(L)と右巻き(R)のカイラリティがジグザグ(L→R→L→R...)に起こる現象を紹介し、これをμ粒子崩壊時の「エネル
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形式: 単行本 Amazonで購入
私たちアマチュアが正確に理解するのが難しい量子物理学ですが、少なくとも頭の中に具体的なイメージを持たせてくれ、知的好奇心を満たしてくれました。高校理系卒程度の数学・物理の知識があれば十二分に楽しめると思います。
原書の文章が素晴らしいんだと思いますが、日本語訳もわかりやすい文章だと感じました。
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形式: 単行本
東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構初代機構長の村山 斉さんの本等を読んで来たが、素粒子については興味を惹かれながらも良く分からないことが多かった。解明し切れている訳ではないので、本書を読んでもそれが氷解することはないが、素粒子についての理解を易しく深めてくれることは間違いないと思う。不思議な素粒子の世界に興味を持つ多くの高校生や大学生に是非読んで貰いたい本だと思う。難解なだけにベストセラーになることは無いと思うが、読み易い訳で出版してくれた文藝春秋社には感謝したい。例えば、以下の様に幾つか理解を深めることが出来たのも収穫だった。また、光子は例外でエネルギーはあるが質量はないということも知らなかった。今後の糧にして行きたい。

粒子に大量のエネルギーを与えれば与えるほどその粒子の量子的波長は短くなり小さくなる、そして探索の為の小さな道具になる。可視光を利用したものが光学顕微鏡で、電子を利用したのが電子顕微鏡。それよりも小さな素粒子を見ようとして高いエネルギーを生み出すのが衝突型加速器。そして、粒子ビームをターゲットに当て、散乱されたものを検出しデータを集め解析する。衝突型加速器を作るのは「余剰次元を発見するため」でも、「ひも理論を検証するため」でも「超対称性を発見するため」でもなく、非常に小さな距離スケールでこの自然界で何が起こっているかを明らかにするため。
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形式: 単行本
素粒子物理学に関する一般向け書籍としては珍しく、実験屋さん(と言ってもアメリカの大御所であり著名なノーベル物理学賞受賞者)による物理の本。翻訳本の名前が「量子物理学の発見」となっているのは誤解を招くと思う(現代は「神の粒子(=ヒッグス粒子)を超えて(Beyond the God Particle)。あくまで”素粒子物理学”、それも実験を中心とした話なので何を観測しているのか、という話。2012年のヒッグス粒子の発見という発表を受けて、ヒッグス粒子とは何なのか、ヒッグス粒子が質量の起源とはどう言う意味なのか、そもそも”質量”とは何なのか、ということを量子力学や相対論の歴史と初歩的な説明を行いながら、さらに著者たち自身の実験と結果について分かりやすく解説しながら解き明かしていくという内容です。本書の前半の解説は実験家らしく非常に分かりやすいと感じた。さすがに後半のヒッグス粒子と質量の話になってくると、一般読者には理解するのはちょっと難しくなる気もするが、頑張ればついて行けるレベル。量子物理学とか素粒子論の一般向け解説書というと”ひも理論”だとか”宇宙の誕生”だと”余剰次元”だとか、理論家による書籍が多いのだが、本書はそのような話は基本的に排除され、あくまで実験家として視点を集中にシンプルな解説がしあって非常に分かりやすい。基礎科学の重要性を経済学的にも主張しつつ、アメリカ政府の基礎科学...続きを読む ›
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