質量はどのように生まれるのか―素粒子物理最大のミステリーに迫る (ブルーバックス)

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著者 : 橋本省二
  • 講談社 (2010年4月21日発売)
  • Amazon.co.jp ・本 (304ページ)
  • / ISBN・EAN: 9784062576802

質量はどのように生まれるのか―素粒子物理最大のミステリーに迫る (ブルーバックス)の感想・レビュー・書評

  • 何より語り口が魅力。読みながら抱いたイメージは縫い針。避けては通れない強敵、相対性理論と量子力学を横目に見つつ進めていく筆致がよけいに、とりあえず縫っていけばできあがる洋服を思わせた。

  • 素粒子の質量を作りだすヒッグス粒子が見つかれば、物質の質量の2パーセントは理解される。では、残り98パーセントはどこからくるのか?

  • 質量がどうして存在しているかを最近の素粒子論を踏まえて書かれた本。難しい内容を含んでいるが、分かりやすく説明しようとされていた。
    普段から重力を感じているので質量があって当たり前と思っていたが、「なぜあるのか?」と問い始めると面白いと感じた。


    以下、備忘録。

    ・陽子・中性子は3つのクォークからできているが、3つ足しても陽子・中性子の質量の2%ほどにしかならない

    ・物体の質量はその物体が持っている固有の性質であって、見る人が走っているかどうかによって変わるエネルギーや運動量とは全く異なる

    ・陽子の周りを回る電子は、光を放ってエネルギーを失いながらあるところまでは陽子の方に落ち込むが、あるところで不確定性関係の限界に到達してそこで落ち着く

    ・粒子が光速で飛べるのは質量が0の場合だけ

    ・素粒子は本来質量をもたない
    ・右巻きと、「弱い力」の影響を受ける左巻きがある

    ・質量0の粒子の走る速さは光速だが、真空に埋まっているものにぶつかって行ったり来たりしているせいで、平均すると光速よりも遅くなる(と考える)

    ・ヒッグス粒子は中間子のようにもっと基本的な粒子の複合状態と考えた方が自然かもしれない

    ・ラザフォードの実験と同じ原理で、陽子の中に電荷をもった小さな塊(クォーク)があることを発見した

  • 数式を使わないでの説明は理解するのがやはり難しかった。結局主題の質量はどのようにして生まれるのかは煙に巻かれたような気がする。ただこの最先端の課題で科学者らが何をしようとしているのかは少しわかった気がする。

  • 12年夏のヒっグス(と思われる)粒子発見で興奮して、ヒッグス機構を調べようと苦戦している時に手に入れた本。質量について、全体像が見えてくる本。南部陽一郎が偉大だということも分かった。クォークの質量が生まれるメカニズム、計算シミュレーションでの質量スペクトル検証など、全く知らなかったことを分かりやすく説明してくれる。肝心のヒッグス機構だが、最後の章に簡単に説明されているが、少し物足りない。もの凄く苦労して分かるように書いてあると思う。それでも読み返しても納得できない部分もあるが、それはこれから調べていく燃料となる。

  •  発行当時、スイスでの超大型の粒子加速器「LHC」の稼動が話題になっていたためか(偶発的にブラックホールが発生する可能性もある、などと騒がれました)、帯や背表紙では「ヒッグス粒子」が宣伝文句として用いられていますが、本書の要旨は題名どおり物質(素粒子)が質量を持つに至った原因を、ノーベル物理学賞受賞者の南部陽一郎氏の理論を主軸としながら解説することにあり、ヒッグス粒子やヒッグス場についての言及は多くありません。

     非専門家向け解説書にしては比較的数式が容赦なく使われており、ド文系の私はそういった部分は表面だけなぞって深追いしませんでした。

     ちなみに、パウリの排他律の解説(p170)で、筆者が「私も…いくら読んでもわかった気がしなかったものだ。白状しておくと、今になっても本当にちゃんと理解できたかどうか怪しいかも知れない」と記してくれたのは大変励みになりました。専門家ですらそうなんだと思うと、とたんに難解な部分を斜め読みするのが苦でなくなりました。

     面白かったのはまさに粒子の質量獲得を解説した第3章から第6章にかけて(というか、それ以降、特に9~10章はあまり理解できませんでした)。以下、理解したと(自分では)思っていることのメモ。

    ・電子などの粒子はそれ自体磁場を生み出していることから、自転(スピン)していると考えられる。このスピンには右回りと左回りがある。
    ・この右回りと左回りのスピンをもつ粒子は、その素粒子が光速で運動しているのでない限り区別できない(カイラル対称性)。
    ・しかし、中性子・陽子・電子・ニュートリノに作用する「弱い力」はなぜか左巻き粒子のみ区別して作用する(パリティ対称性の破れ)。
    ・ということは、粒子は元来光速で運動できた(=質量を持っていなかった)のだが、何らかの理由で質量を持つに至ったと考えられる。
    ・そこで真空を考える。真空は何もない空間ではなく、エネルギーが最低レベルに落ち込んだ状態。そこでは、粒子がペアを作って空間をぎっしり埋め尽くしながら全体として均質な最低エネルギー状態を生み出すことがある(ボース・アインシュタイン凝縮)。
    ・そこに光速で(=質量を持たない)粒子が飛び込むと、粒子ペアにぶつかり次々に連鎖反応を起こし、結果として光速より速度が落ちた状態になる(=質量を獲得する)。

  • ヒッグス粒子が見つかったのが記憶に新しいですが、質量の起源について書かれた本です。

    ヒッグス粒子起源の質量は全体の2%でしかないのに、研究者が血眼になってヒッグス粒子を探していた理由も書かれていて、そこが一番興味深かった。

  • 「神の粒子」ヒッグス粒子って何なのさ、ということで何冊か読んでいたのだが、やっと詳しく書いてある本に出会えて、へーそうだったのかと思いつつ読めた。

    曰く、ゲージ対称性を破る張本人、ということで、まあ、なんとなく、そういうことだったのか、と理解はできたが、その正体については、まだ新しい粒子だか理論だかがありそうで、まだ続くんかいと思わざるを得なかった。

    300ページとそこそこボリュームはありながら、素粒子物理の幕開けから2010年の近況まで超特急で飛ばしてる感はあったが、ブルーバックスらしく?危険なところには踏み込まないで助けられた面も多々あり、なかなか良いバランスの本だなと思った。

  • ちょうど、LHCの実験でHiggs粒子が見つかったとのニュースがあったので、思わず衝動買いしてしまった。著者はちょうど脂がのった所の素粒子論研究者、これ一冊で素粒子論の大部分を一望出来るというと言い過ぎだろうか。
    本書は素粒子が質量を獲得する過程をテーマとしているが、著者も述べている通り、自発的対称性の破れやQCD、それらのもとになっている相対論や量子力学の知識が必要となり、結局内容は多岐にわたってしまうようで、本書も様々な内容から構成されている。
    これだけの内容を専門家でない人々に分かりやすく解説するのは大変な苦労だと思うが、専門的な内容で多少「そういうものとする」的なことになるのは仕方ないにしても、話が発散することもなくまとまっていて概要はつかめた様に思う。特にHiggs粒子が関わる質量の話については、ニュースのせいもあってか自分も誤解していることが分かった。
    時折盛り込まれる日常でのエピソードや、御大にサインをもらいそこねた、初めての海外で英語が出来なくて困ったなどの話は、研究者である著者に親しみを感じる文章で面白かった。
    関連してあとがきに南部先生らがノーベル賞を受賞した時に出版されていたら...という話があったが、本書はHiggs粒子発見のニュースが出た今、タイムリーな内容ではないだろうか。専門家でない素粒子物理に興味がある人にとっては、メディアで報道される内容で誤解しないためにもおすすめである。

  • 質量はどのようにして生まれるのか

  • まさに知りたいことが次々と提示される本。真空におけるカイラル対称性の自発的破れがクォークに質量を生み出すあたりの記述がクライマックス。読んでいて胸が高鳴る。

    数学、物理に詳しくなくても、センスさえあれば理解できると思う。南部先生の「クォーク」でもやもやしていた部分がかなりはっきりする。SU群の性質もこの本で概要理解した。

    私も質量をもたらすのはヒッグス粒子という単純な認識なかったが、それは質量の2%に過ぎないという。

    ・弱い力は左巻きの粒子だけに働く。
    ・カイラル対象な粒子は、右巻き左巻きを完全に区別できる。したがって光速で走る。
    ・粒子と反粒子のペアが凝縮した真空の中で、粒子がある種の抵抗を感じて思うように進めなくなり、それが質量の源になっている。
    ・起こりうることはすべて起こる。これが量子力学の基本原則。これを応用したのがファインマンの経路積分。

  •  質量の起源をテーマに,量子論・素粒子論の概要をやさしく解説。この手の本,よく読むのだが,導入から基本事項の確認までは快調に読んでても,後半ついていけなくなるお決まりのパターン…。無念。
     でもなんとなく雰囲気は分かってきたような気がする。要するに質量の起源は,98%が量子色力学の真空に,2%がヒッグス機構による,ということらしい。素粒子論では真空が重要で,素粒子が沈澱(凝縮)する真空における,自発的対称性の破れが質量をもたらすというのが南部理論。
     収穫だったのが,今まで何だかよくわからなかったスピンについて。シュレディンガー方程式を,特殊相対論を考慮して修正したのがクラインーゴルドン方程式だがこれはうまくいかない。さらに時間と空間の対称性を考慮して時間微分も空間微分も一階にした方程式がディラック方程式。ディラック方程式から陽電子が予言され,後に確認されたことは知ってたのだが,パウリが(根拠なしに)導入したスピンも,この方程式に出現していた。すでに知られていたシュレディンガー方程式を相対論と矛盾なく書き換えることで,天下りで導入されてたスピンに理論的根拠が与えられたのか!
     ちょっと気になったこと。快調に読んでた前半部分なのだが,特殊相対論の説明で「走っている人が測ると、同じ長さのものでも伸びて見える。」(p.67)と言うのだが,これは「縮んで見える」の間違いでしょう。走っている人にとっては測るものが動いてるんだから。それが相対性。
     実は本当にどう見えるかは単純でない。p.67では,上記に続けて「逆に言うと、丸いボールを高速に近い速さで飛ばすと、地上でそのボールを見る人は進行方向にぺったんこにつぶれた空飛ぶお好み焼きを見ることになるだろう。」と書いてあるが,丸いボールは,確か丸いまま見えるんじゃなかった?ガモフも間違えたとか。
     丸いボールが光速に近い速さで横切るのを見ると,形は丸いまま見えるのだが,見えるはずのない裏側が見える。立方体とか,球ではない形だと,さらに歪んで見える。視点と物体の各点の距離が違うから,光が届く時間も異なり,その間に物体は動くのでそういう見え方になる。

  • 難しい。けど、この本はいい。

  • 物質の質量は、物質を構成している陽子や中性子、電子に由来していると思っていた。
    「質量はどのように生まれるのか」と問われて、「自分の思っていることがもしかして違うの?」と心配になり読んでみました。

    最後まで読んでみました。
    とても残念なのですが僕にはよく分かりませんでした。

    僕が思っていた「陽子や中性子、電子に由来している」というレベルよりも、もっと高いレベルの話しが展開しています。
    著者の説明はとても丁寧なのですが、いかんせん、僕の浅学さゆえポイントがつかめませんでした。

    僕にもう少し知識&読解力があれば...と残念に思いました。

  • 物質を構成する素粒子がヒッグス場との相互作用により与えられる質量は物質全体の質量の2%程度に過ぎない。
    では残りの98%の質量はどこから発生するのか?

    それは素粒子が真空中に満たされた粒子と反粒子対に強くぶつかりながら質量を獲得すると考えられている。



    第1章 すべては理解できるものか―元をたどってみる
    第2章 質量とは何か―押しても引いても動かない
    第3章 ゼロと有限の境目―光のように速く飛んでみる
    第4章 自転する素粒子
    第5章 右と左が違うのは―見えざる弱い力
    第6章 沈むときは二人で―真空に沈殿する素粒子
    第7章 陽子に針を突きさす―クォークの登場
    第8章 真空の雑踏―何でもありの量子論
    第9章 あるんだったら出してみろ―ヒッグス粒子と巨大加速器

  • 20110921紀伊国屋書店西神中央

  • いや、スピンが1/2とか、カラー、とか、ストレンジとかよくわからないですよねみなさん。この本はかなりこのあたりのことをうまくわかった気にさせることに成功してる。最先端の学問は、分かっていないことに深入りすると特に素人には全くわからないし聞きたくもないということになるのでサイエンスライターはどこまでを書くかを決めるかが勝負なんだと思うんだけど、南部さんの受賞ともつながってうまくそこら辺までは読みやすくなってる。最後の方で、まあわからないことだらけなので尻切れトンボとなるのだが、たぶんこれは現在まで書きすぎちゃったのでそうなったのかと思う。自分の生きている間には誰も解明しそうにない仕組みが世の中にあるっていうことを知るのはいいね。さて、どこまで超巨大な加速器を人類は作れるのでしょう。

  • 原発問題を契機に図書館で見つけて読んでいます。
    面白いです。

  • この手のタイトルの本にはいつも惹かれる。それが根源的な内容を扱うほど。
    本書はまさに質量の起源という世界の根本的なところに迫るものだ。
    科学者、物理学者が究極の統一理論に迫ろうとする欲求も、そういったある種哲学的な問題の引力に惹かれる質量なのかもしれない。

    世界の根源がシンプルで美しくあって欲しい、そうあるべきだという思いは世界共通だろう。しかし、本書を読んで分かるように、迫れば迫るほど、新たな事実が生まれ複雑に絡み合おうとする。
    質量の起源に迫るために、素粒子論の先端を駆け抜け、クォーク、量子色力学、ゲージ理論、場の量子化、などなど次々に難しい概念が出てくる。
    それらを科学者でない我々が理解するには、あまりに壁が大きく、見通しが悪い。

    しかし、本書は、歴史的な流れを辿りつつ、1つずつ説明がなされていく。どういう流れでその理論が生まれたのか、それで何を説明したくて、それが質量の起源にどう繋がっていくのか。
    専門的な話抜きに語ることができないところは、大胆に切り捨て、でも説明を諦めるわけではないところが良い。途中、話がいろいろな方向に飛び出していきまとまりがないようにも感じられるが、
    逆にそのおかげで、教科書的な説明ではなく、科学者たちが遭遇してきた発見とその驚きに共感を持てる。

    内容的には本当に高度なものも扱っているが、それでも最後まで読み通す気にさせてくれる科学本を書けるということはすごい。

  • 物質が質量を持つのはなぜか。その理由を説明せんとする物理学者の奮闘を包括的に解説している。やわらかいタッチの挿絵も手伝って、ゆったり読むことができる。

    いままで量子論の不確定性原理がいまいち理解できなかったのだが、7章にあった概念の説明がとてもわかりやすかった。これは一例だが、大学の量子力学で苦戦した(している)人は新しい視点が得られるはずだ。ただし、数式はほとんどでてこないので当然自学は必要。

    計算機を用いた素粒子のシミュレーション、巨大加速器プロジェクトなど興味があった話題についても取り上げられていて大満足の内容。

    それで、物質はどうして質量を持つのか。大雑把にいうと、
    「粒子と反粒子のペアが凝縮した真空の中で、粒子がある種の抵抗を感じて思うように進めなくなりそれが質量の源になっている」(p.195) ということらしい。真空とはなんにもないところではなく「そこからはもうどうやってもエネルギーを汲み出すことができない最低エネルギー状態」(pp.184-185) とする。特に南部理論において真空とは「粒子と反粒子がペアになってボース—アインシュタイン凝縮を起こした状態」(p.190) である。つまり真空中には粒子と反粒子がそれぞれぎっしり詰まっている。

    質量がない物質は光速で移動できる。また、粒子と反粒子には右巻きと左巻きの種類がある。そして、光速で移動している粒子の巻き方向は完全に区別することができる。真空中に光速で移動する右巻き粒子が突っ込むと、凝縮していた粒子と反粒子のペアに衝突して、左巻きの粒子が飛び出す。その粒子がまたペアに衝突し右巻き粒子が飛び出す。これが繰り返されると、その粒子の巻き方向を区別できなくなる。

    真空に突っ込んだ粒子は右巻きになったり左巻きになったりするため、巻き方向が区別できなくなる。光速で移動していれば左右を区別できるはずなので、もはやこの粒子は光速で移動しているようには見えない。光速でないということは、質量があるということだ。こうして粒子は質量を持つ。

    用語が厳密でないし大雑把だが、この理解でいいのだろうか。つっこみをお待ちしております。

  • 最後の方は難しく、飛ばし読みで言葉のイメージの理解にとどまった。それにしても、ミクロの世界は不思議というか、本当に我々の目の前でそういうことが展開されているのかと思うと、素粒子物理学者の夢の一端を共有できた気持ちになる。

    真空とは何か、質量はどこから来るのか、このような科学的であり哲学的な問いは、これからも私の好奇心をそそると思う。

  • 興味深い話題ではあるし、著者の意気込みも相当感じることができるのだけれど、たびたび横道に逸れたり、段落の最期でちょっとハズシタ話題が入っていたりするところが逆に興味を削いでしまうのが惜しいところです。
    残念ながら完読はできませんでした。最初は冗長だし、話の中心に至ると著者のペースで進んで読者が置いてかれてしまいます。

    立ち読みや図書館などで三分の一ずつ区切って読んでみて、それでもしっくりくるなら買ってじっくり読んでみるくらいがいいのではないかと思います。

  • 我々を含む物理的存在を小さく砕いていくと、素粒子にたどり着く。在るということは、体積と質量があることで、その質量がどのように発生しているか、素粒子の在り様を、わかりやすく、といってごまかすことなく書くのが本書。

    素粒子といえば、確立でしか存在を確認できないとかその程度の知識しかなかったところ、昔から偉大な頭脳が理論的予測をしていて、検証もずいぶんお金と手間をかけてやっているのだなあと、感心しました。
    数式とかはずいぶん読み飛ばしてしまったけれど、なんとなく腑に落ちるものも多く、価値の在る読書でした。

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質量はどのように生まれるのか―素粒子物理最大のミステリーに迫る (ブルーバックス)の作品紹介

素粒子の質量を作りだすといわれるヒッグス粒子。それが見つかれば、物質の質量の2パーセントは理解される。では残り98パーセントはどこからくるのか?そもそもヒッグス粒子とは何なのか?その鍵は真空にある。素粒子物理最大の謎に迫る。

質量はどのように生まれるのか―素粒子物理最大のミステリーに迫る (ブルーバックス)はこんな本です

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