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2011年3月28日 (月)

いよいよ反物質原子を間近に!

いよいよ反物質原子を間近に!
25 March 2011
RIKEN Research Highlights

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 反水素原子を二つの方法で制御する
ことで、量子論的、宇宙論的問題の解明に
一歩近づいた

 理研の物理学者を含む2つの国際共同研究
チームは、反物質原子をトラップし、
これを操作することに成功した。
 この画期的な実験は、現在の宇宙に反物質
がほとんど存在しない理由を解明するのに
役立つはずである。

 1931年に英国の物理学者ポール・
ディラックによりその存在が初めて予言
されて以来、反物質は徐々に私たちの生活
に溶け込んできている。

 例えば、医療用の画像診断技術として
広く利用されている陽電子放射断層撮影
(PET)には、電子の反粒子である陽電子が
使われている。

 このように個々の反粒子は広く利用される
ようになっているものの、反粒子を
組み合わせて「反原子」を作るのは非常に
難しい。

 物質と反物質が出会った途端、光子など
の形でエネルギーを放出して対消滅して
しまうためである。

 水素は、正の電荷を持つ陽子と負の電荷
を持つ電子からなる最も単純な原子であり、
この宇宙で最も豊富に存在する原子でも
ある。その反物質である反水素は、負の電荷
を持つ反陽子と正の電荷を持つ陽電子から
なる。反陽子と陽電子を、通常の物質に
触れさせないようにして結合させ、反水素
を形成させるには細心の注意を要すること
は容易ではない。

 ALPHAとASACUSAという2つの国際共同研究
プロジェクトは、それぞれ、新しい
反水素原子の操作法を開発した。
 こうした方法により、反水素の性質を
詳細に調べて通常の水素と比較することが
近い将来可能になるだろう。

 物理学者たちが水素と反水素の比較に
こだわるのには理由がある。

 現代の量子物理学の基礎の1つである
「CPT対称性(荷電共役変換・空間反転・
時間反転対称性)」によると、水素と
反水素のエネルギー準位は全く同じで、
分光測定を行えば同じスペクトルが
得られるはずだと考えられているため
である。

 さらに、この宇宙が始まったとき、物質
と反物質は等しい量だけ作られたと考え
られているが、現在の宇宙には、反物質は
ほとんどなく、物質ばかりが存在している。

 この事実は量子物理学の理論に矛盾して
いるようにみえ、宇宙の仕組みについて
根本的な疑問をいだかせるものとなって
いる。

途中省略-----

 今回のALPHA、ASACUSA両プロジェクトの
成果について、山崎上席研究員は、
「低エネルギー反物質物理学という新しい
研究分野の幕開けに向けて、本当に画期的
な成果であると思います」と話す。
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興味深いですね。
わくわくします。しないかな?

反物質が実際に作れて、操作できる
ようになりつつある。

>陽電子放射断層撮影(PET)には、
>電子の反粒子である陽電子が使われて
>いる。
知りませんでした。
反物質、結構身近なんですね。

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