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2012年5月13日 (日)

この世で一番小さなもの

奈良女子大学http://www.nara-wu.ac.jp/の学長の野口誠之先生のお話を聴く機会がありました。物理学を文科系の経営者の皆さんにわかるように、ということでした。

一番小さなものは、陽子と中性子などであるということです。それに湯川博士の核力という考え方がくわえられたということでした。

アインシュタインの相対性理論。ハドロンという人のクオーク模型。

1円玉と太陽系という大きさの違い。高エネルギー物理学。

宇宙は大きくなった(ハッブル)。ビッグバン。

光学顕微鏡、電子顕微鏡、そして粒子加速器などによって小さなものが見られるが、小さなものを見るためには大きな装置が必要であるということでした。

小さなものを追求していくことは、大きなもの一番大きな宇宙を追求していくことであり、また大きなものを追求することはひいてはとても小さなものを追求することにつながる、両極端は一致する、ということでした。

Images

図のように、「ウロボウスの蛇」のようになるということでした。

うまく再現できませんが、日頃全く断片的な知識しかない物理学がすこしつながっていくようなお話でした。

以下はうまくまとめられた要旨です。

今日は私の専門の素粒子物理学のお話をいたします。この世は何からできているのかということに興味がありました。三つのことについて話をします。一番小さなものを求めて、これは素粒子物理学です。小さな世界を見るというのはどういうことか、そして、極大と極小の出会いのお話です。

水を見ますと、まず分子があり、そして原子があり、その中に原子核というものがあります。その周りを電子がまわっています。その原子核をよくよく見ますと更に粒になっています。陽子とか中性子というものです。原子は大体100個くらいです。原子核も100種類くらいです。原子核が変わらない限り原子は変わらないということが、錬金術は不可能であることを証明しました。電子をいじっても物質は変わりません。この世のすべての物質は陽子と中性子が原子核でその周りを電子がまわっている、つまり三つの物質でできていると説明できます。    

この、物質のもとになるものを素粒子と言います。陽子は電気を持っていて中性子は電気を持っていません。ところがこの二つは非常に固く結びついています。電磁気学では電気のないものは結び付かない、どうしてこの二つが固く結びついているかが、長い間の疑問でした。この答えを出したのが湯川秀樹先生で、陽子と中性子の間には新しい力が働いている、中間子というものを発明発見しました。 これで5個の物質で森羅万象が説明できることになりました。

ところが、陽子と陽子をぶつけると新しいものが出来てくる、新しい素粒子が続々とできてきました。100個くらい出てきて、もうこれは素粒子ではない、ということでハドロンという名前を付けました。 次に出てきたのがゲルマンという先生がハドロンの更に中にある粒子、クォークという理論を出しました。

日本の益川先生小林先生は、クォークが6個ないといけないという理論を出され、ノーベル賞を受賞されました。クォークは、陽子と中性子の中にあるものです。

次に小さなものを見るにはというお話をします。

素粒子の世界はとてつもなく小さい世界です。それをどうして見ること知ることが出来るかという問題があります。小さいものは光学顕微鏡で見ますが、顕微鏡は光の波長より小さいものは見えなくなりますので、次には電子顕微鏡が登場しました。電子も波であるから可能になったものです。そして電子に磁場や電場がありますので電子顕微鏡が可能になりました。電子顕微鏡をどんどん大きくすると周囲三キロの大きさの粒子加速器という「顕微鏡」になります。最先端のあらゆる技術を使います。小さいものを見るには大きな装置がいるということです。

最後に極小と極大、素粒子と宇宙の話です。ハッブルという人が宇宙はどんどん大きくなっているということを示しました。遠くの銀河がどんどん遠ざかっていることから。137億年前、宇宙は大爆発を起こし、それからどんどん膨張しているということです。

素粒子を研究する人たちは小さいところに大きなエネルギーを集中しますから、極小の世界から極大の世界がわかってきました。今では天文学と物理学の根が同じであることがわかってきています。現在の宇宙物理学は素粒子物理学の知識がないと研究できません。両極端は一致するということです。1970年代のことです。星はなぜ光っているか、それは核融合の結果であることがわかってきたのです。 ご清聴ありがとうございました。

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