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ヒッグス粒子発見と宇宙の謎

LHC 銀河団の衝突（すれ違う暗黒物質）

素粒子実験：浅井祥仁

７月４日　ヒッグス粒子発見！ＮＨＫの武田アナウンサーも

ヒッグスさんも

ＣＥＲＮの歴代の所長さんも

新聞各紙も一面で

真空に、ヒッグス場が詰まっている！！！　

質量があると、光速より遅くなる。　光速で運動する系から見ると、　　　スピンと運動の関係　左巻き (L) と右巻き (R) が入れ替わる。

スピンL

スピンR

光速で追い越す

左巻きは　「弱い相互作用」感じる vs 　右巻きは感じない L と R は元々別の粒子　　

弱い相互作用の電荷をもらったりあげたり進んでいく　　

ヒッグス場に満たされた真空

X

真空はニュートリノの様な性質（電荷）をもった , ヒッグス場にみちている！！

エネルギー

時間や空間

一様（宇宙全体）どうやって探す？

ＬＨＣ加速器　粒子同士を衝突衝突エネルギーを狭い空間に集める。　 E=mc2 エネルギーが粒子になる

エネルギー

時間や空間

ヒッグス粒子

ヒッグス場に満たされている

非常に短い時間 (10-21 秒ぐらい）で

時間や空間

ATLAS 検出器

一周 27 km 地下トンネル陽子を光速の 99.999997 % 　まで加速(4TeV （兆電子ボルト）） 　

世界最大の加速器　 LHC 　

トンネル内部

起こった素粒子反応を捕らえるアトラス検出器

人間 直径 22m 長さ 44m 　　１ .1 億チャンネル高性能

こわれる前の粒子の質量（ GeV) 　　 mc2=√(E2-p2c2)

バックグラウンドもどき反応：ヒッグスからではないけど似た現象（ 2 個の光が出ている。）2 個の光は無相関にでてるので質量はバラバラになる。

約 2000兆回の衝突の中から光が２個ある現象を探し出してくる

ヒッグス

と言うわけで　ヒッグス粒子発見！ＮＨＫの武田アナウンサーも

ヒッグスさんも

ＣＥＲＮの歴代の所長さんも

新聞各紙も一面で

量子力学　の痕跡で重いはず

光 光

大きく ΔE がずれる（嘘つく）と短い間小きく ΔE 　嘘つくと比較的長い間

光 光

電子・陽電子　e ＋

e ー

１２６ GeV 　のヒッグスは　軽すぎる！！新しい物理法則があることの示唆　

ヒッグス ヒッグス

ヒッグス

Z ボソン量子力学的な効果でヒッグス粒子の質量は不安定でもっと重くなるはず（１２５ GeV はかなり軽い）

安定させる新しい物理法則

電子・陽電子　

不確定性原理　　　短い時間ならエネルギーの嘘

OK

“ 時空”と“素粒子”　をむすびつける　“すごい”規則　なので　“超”対称性　　

“ 超”粒子は、ちょっとだけ重くなっている　　

　　　　　　　　　　　　　　 2015 年に　 LHC で発見が期待されている

超対称性の利点　→　宇宙の暗黒物質の解明：　　　　　　　　　　　　→　力の大統一　→　色つきヒッグスの解明　

スピン：素粒子から空間がどう見えているか？ スピン ½ ｖｓ　スピン 1

　“超”　対称性　

超“光”

超“ヒッグス”

暗黒物質をさがせ

ＮＡＳＡ

弾丸銀河団（３４億年）：　銀河団同士の衝突

暗黒物質がダーク　　　　　　である証明写真

赤い所：　物質 (Gas) がぶつかって　　　熱くなって X線を出している青いところ：　重力レンズ効果　　　　　　　銀河団の質量分布

電磁気

弱い力

強い力

力の強さは、どんな種類の粒子がいるかで変化する。“ 超”粒子がいると、、

３つの力がひとつだった！

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ヒッグス発見で終わったんのでなく　　今から新しい時代が始まる

？？ちょっと分からないぞ？？

３年生後期のゼミや４年生の特別実験・理論でこれらの研究にふれる機会に巡りあえます。

〜４年生の特別実験の例〜

こんな大きな話　オラには、、

真空

光

光

そして、大学院を卒業して、研究スタッフとして、シャンペンファイトが出来るようになっていきます。

ヒッグス粒子発見の夜： CERN にて

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幅広く重要な研究テーマをカバーしている。

エネルギーフロンティア加速器実験、ニュートリノ振動、暗黒物質、質量の起源天体を用いた素粒子実験、真空の構造や暗黒エネルギー、宇宙初期の物質・反物質の非対称性も理解、クォークグルオンプラズマ、反物質の生成やその理解、エキゾチックな原子核、原子核や低温中性子を用いた量子力学の研究、、、、

超ストリング理論、超対称性理論、宇宙初期の素粒子現象、ハドロン相転移とクォーク・グルオンプラズマ、核子の構造、不安定核、重原子の構造、、、、、

「やりたいことがみつからない」と言う心配はない：　（大学で大事なことは、自分で新しい研究テーマを作り出せる点）

詳しくは、 http://www.phys.s.u-tokyo.ac.jp/field/index.html　参照研究内容などは、それぞれメールなどで問い合わせてください

素粒子・原子核　実験　〜７講座素粒子・原子核　理論　〜６講座

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物理はいつも新しい分野

　　地平を切り拓き新しい自然観を創成する

「物理學は古くさいよな〜」　と思っているあなた