東北 大学 素 粒子 理論

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素粒子理論では、「物質の根元とは何か」という根元的な問いに向けて、 研究を進めています。よく知られているようにすべての物質は分子で 構成されており、その分子はさらに原子に分解され、その原子も原子核と 電子に分解されることが知られています。 秋田大学 理工学部 数理科学コース 理論物理学研究室 [公募] 山形大学 素粒子論研究室 [公募] 現在では、超対称性を用いて重力理論とそのほか全ての相互作用の統一を目指す 「超弦理論」 が非常に活発に研究されています。この理論においては物質や力は単なる 点粒子ではなく、 広がりを持った弦であると考えます。広がりを持たせることにより、 重力理論が本質的に 抱える発散の問題を解決しており、素粒子の統一理論の非常に有力な候補と考えられています。 この１０年あまり超弦理論には著しい発展があり、特に懸案であったブラックホールの 量子論的な取り扱いに一部成功しました。今後、宇宙の創成やブラックホールの物理に 関する多くの謎の解明に貢献する事が期待されます。１９６０年代には現在の標準模型、つまり電磁気力と弱い相互作用を統一する 「電弱統一理論」、強い力を統一する「量子色理論 (QCD)」、さらに アインシュタインが発見した「重力理論」が確立しました。これらの理論に 共通することはそれらが全てゲージ対称性と呼ばれる局所的な「対称性」に 基づいていることにあります。この標準模型は実験と非常によくあい、 素粒子論の大変大きな成果になっています。素粒子理論では、「物質の根元とは何か」という根元的な問いに向けて、 研究を進めています。よく知られているようにすべての物質は分子で 構成されており、その分子はさらに原子に分解され、その原子も原子核と 電子に分解されることが知られています。原子核はさらに陽子と中性子に 分解できるのですが、素粒子理論で研究されているものは、その陽子や 中性子がさらにどのように分解されているかということです。現在では最も 基本的な構成要素としてクォークと、レプトンという名前で総称される電子や ニュートリノがあると考えられています。現在ではこの基礎をふまえて、さらなる高エネルギー領域におけるこれらの 理論の統一が目指されています。たとえば電弱統一理論と量子色理論を統合する 大統一理論などです。ただその際、単なる力の統一を目指すだけではなく、 新しいタイプの対称性を導入することが重要なのではないかと思われています。 その代表的なものとして「超対称性」があります。またこの段階になりますと、物質とその物質の間に働く力を区別することは、 あまり意味がなくなります。現在４つのタイプの力が自然界には存在していることが わかっています。つまり普段我々が感じることができる「電磁気力」「重力」と 原子核のスケールで初めてその存在が見えてくる「強い相互作用」と「弱い相互作用」と 呼ばれるものです。力が物質と区別が付かなくなるというのは、物質間に働く力自身ある 種の粒子を仲介することにより伝わっていると考えられているからです。たとえば 電磁気力の場合我々の感じる光の元になっている光子を仲介して力が伝わっています。 この電磁気力の理論の構築において、朝永博士らのくりこみ理論が基本的な役割を 果たしていたのは有名なことです。素粒子論研究室では、超弦理論の研究を松尾泰が、超対称性をもつ理論や大統一理論など素粒子現象論の研究を諸井健夫・濱口幸一が担当し、活発な研究活動を行っています。All Rights Reserved, Copyright ©2015, Department of Physics, Graduate School of Science, The University of Tokyo素粒子は統計性の違いによりフェルミオンとボソンに分けられます。 物質の構成要素になっているクォークやレプトンはフェルミオン、 力の仲介を行うゲージ粒子はボソンです。超対称性とはフェルミオンとボソンの間の対称性です。 このように統計性の異なる粒子の間の対称性を考えることは理論的な一つの冒険です。 しかしこの対称性を仮定することにより、場の量子論の発散の問題が解決されるなど 理論的な観点からみると、魅力が大きい対称性です。 素粒子理論では、「物質の根元とは何か」という根元的な問いに向けて、 研究を進めています。よく知られているようにすべての物質は分子で 構成されており、その分子はさらに原子に分解され、その原子も原子核と 電子に分解されることが知られています。 素粒子の物理法則を記述するのには相対論的な量子場の理論が用いられ、その中でもゲージ理論と呼ばれる理論は特に重要である。 現在知られている基本的相互作用である電磁相互作用、強い相互作用、弱い相互作用、重力相互作用の4つのうち、重力以外の3つはゲージ理論で記述される。 東北大学 素粒子・宇宙理論グループ English/Japanese セミナーカレンダー. 電子陽電子衝突器の将来はリニアコライダーにある。国際リニアコライダー(ILC)は、B ファクトリーの約百倍のエネルギーで電子と陽電子を正面衝突、対消滅させるものである。形は線形、長さは約20kmで将来には約50 kmへの拡張を予定し、その有力な候補地が北上山地にある。その主な目的は素粒子の標準理論で予測されているヒッグス粒子を生成し研究すること、そして暗黒物質の正体となる粒子などの標準理論を超える物理現象を探索することである。ジュネーブ郊外にあるCERN研究所に設置されたLHC加速器で、2012年暮れにヒッグス粒子と見られる粒子が発見されたが、これは素粒子物理学の新時代の幕開けとなるものである。LHCは今後高度化してヒッグス粒子を調べて行くことになるが、ILCはLHCに比べてその高度化のあとでも、詳細は測定対象によるが平均的に数十倍の統計的パワーがある。2013年2月にはリニアコライダー計画を国際的に推進する組織 (Linear Collider Collaboration – LCC) が発足した。本学は、日本におけるリニアコライダー測定器開発一大拠点となっている。具体的な研究内容として、ILCの測定器でどのような物理現象がどのような精度で測られるのかを詳細なコンピュータ・シミュレーションを開発して評価し、それを使って測定器の設計・最適化を行っている。また、ILCの測定器には粒子の飛跡位置、運動量、そしてクォーク・ジェットのエネルギーにたいして未曾有の分解能が要求されるため、測定器要素の開発が必須となるが、我々は最先端の半導体技術を駆使した反応点検出器の研究開発を行っている。粒子・反粒子の間のCP 対称性の破れは、35年前にK中間子の崩壊において発見されたが、このCP 対称性の破れは小林・益川らによる理論によって素粒子の標準模型の枠内で説明され、重いb クォークを含むB 粒子においてもCP 対称性の破れがあることが予言されていた。この理論を検証すべく、高エネルギー加速器研究機構（KEK）において多量のB粒子・反B 粒子を生成する電子・陽電子衝突型加速器（B ファクトリー）が建設され、現在世界最大強度を誇っている。この施設において現在B粒子・反B 粒子の崩壊の差（CP の破れ）を詳しく観測・測定することを目的としてBELLE実験が進行中であり、すでにB 粒子において小林・益川理論の予言した通りのCP対称性の破れが発見された。本学グループはこの実験でミュー中間子検出器を建設し、衝突点近傍の設計製作を行って衝突点の極近くで荷電粒子の飛跡を測る事に成功した。物理解析においても、本学グループは当初のCP対称性の破れの発見においてもミュー中間子を使った解析で大きな役割を果たし、現在も小林・益川理論の他の予言を検証すべく解析を進めている。また、B 粒子と同様にタウレプトン粒子も多量に生成されそれに関する多くの研究課題も山積みされている。

5 - 素粒子論研究Vol.16 「時間とエネルギーの不確定性関係- 腑に落ちない関係」に対するコメント 堀田昌寛（東北大学大学院理学研究科） 論文 5 - 素粒子論研究Vol.16 「時間とエネルギーの不確定性関係- 腑に落ちない関係」に対するコメント き、電子２つと反ニュートリノ２つを放出する。ニュートリノがマヨラナ粒子の場合、ニュートリノを放出しない崩壊（右、0νββ）が可能となる。（C）東北大学ニュートリノ科学研究センター【図１】原子と素粒子。我々の体をつくっている原子をさらに細かく分解していくと、これまで判明している粒子の中で最小単位である素粒子「アップクォーク」や「ダウンクォーク」が現れる。（C）東北大学ニュートリノ科学研究センター セミナー予定; セミナースライド(access limited) 東大には柏、本郷、駒場のそれぞれに素粒子理論をやっている所があります。学部学生の方で東大の院の素粒子論研究室に応募したいのだけれど、いったいどこに応募すればどこに行く可能性があるんだろう、と最近質問を受けました。 東北大学: 大学院：理学研究科・ 物理学専攻 ・ 素粒子実験研究室：Belle(II)｜ILC｜測定器開発 ・ ニュートリノ科学研究センター：KamLand | KamLand-Zen | Double Chooz | JSNS^2 | 測定器開発 山形大学: 学士課程基盤教育機構 ・ 千代研究室：Belle(II) 宮城教育大学: 教育学部・ 理科教育講座

粒子・反粒子の間のcp 対称性の破れは、35年前にk中間子の崩壊において発見されたが、このcp 対称性の破れは小林・益川らによる理論によって素粒子の標準模型の枠内で説明され、重いb クォークを含むb 粒子においてもcp 対称性の破れがあることが予言されていた。 素粒子理論研究室 [カレンダー] [セミナー] [文献紹介] 理学研究科 数学専攻; 情報科学研究科 数学教室. 素粒子の粒子でできているものが物質で、反粒子でできているものが反物質です。素粒子の理論では、素粒子のレベルでエネルギーから粒子をつくる時は、反粒子も必ず同数つくりなさい、となります。それが我々の非常に基本的な理論だったわけです。