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時空は粒々からできているのか? 米国で進む検証実験計画
 最近、物理学で新聞の1面に載るような大ニュースが相次いでいる。スイス・ジュネーブ近郊にある世界最大の素粒子実験施設LHCでは、万物に質量を与える素粒子ヒッグスの探索が最終段階を迎えており、日本も加わる国際共同実験グループの昨年12月の発表によると、その姿がおぼろげに見えてきた。「ハイゼンベルクの不確定性原理」は現代物理学の柱の1つ、量子力学を象徴している式だが、今年1月、名古屋大学とウィーン工科大学の共同グループは、その式に書き換えを迫る実験結果を発表した。そして米国でも、将来、大ニュースが出るかもしれないユニークな実験の準備が進んでいる。


時空は滑らかに連続したものだと考えられているが、実は非常に微小な粒々の集まりからできているのかもしれない。図はそうした時空のイメージ
 物質を細かく刻んでいくと分子、原子、原子核と次第に小さくなっていく。原子核は陽子と中性子が集まっていて、陽子と中性子はクォークという素粒子が3つ集まったもので、今のところクォークはそれ以上は分割できないと考えられている。もしかしたら私たちが存在する時空そのものも、細かく刻んでいくと、クォークのように、それ以上は分割不可能な単位が存在するのではないか。私たちが滑らかなものだと考えている時空は、そうした超微小な粒々が集まってできたものなのではないか。理論物理学者は現在、そんな仮説を真剣に研究している(イラスト参照)。

 では実際に調べてみようという研究者が現れ、シカゴ近郊にある米国立フェルミ加速器研究所で非常にユニークな実験の準備が進んでいる。立案者は同研究所・素粒子天体物理学センターのクレイグ・ホーガン博士。実験に用いるのは、内部を真空にした長さ40メートルのパイプ2本をL字型に組み合わせたものだ。このL字の左下の角になっている部分からレーザー光を打ち込み、2つに分けて2本のパイプに送り出す。それぞれのパイプの両端は鏡になっているので、レーザー光は両パイプの中を往復する。

 もし時空が微小な粒々からできているとすれば、その影響で空間に揺らぎが起き、両パイプ内の光の往復の仕方が非常にわずかだが違ってくると考えられる。この違いを、光の干渉現象を利用して検出する。もし揺らぎが観測されたら、時間と空間は私たちが考えていたようなものではないことになる。「物理学の構造そのものが変わるだろう」とホーガン博士は話している。


【NIKKEI NET】





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