ATLAS at Anywhere (旧 ATLAS at Osaka)

反水素の重力質量

CERNで行われているALPHA実験では,反水素の性質を探ろうとしています。が,しかし,その前に反水素は自然界に存在しませんから,まずは反水素をたくさん生成,かつ,生成された反水素がすぐに崩壊しないように保持しなければなりません。数年前には,反水素の生成に成功,そして一昨年だけ去年には数百個(?)という大量の反水素をかなり長い時間(数100秒とか数1000秒のオーダーだったような)保持することに成功していました。

そして昨日,反水素の重力質量を測ったというようなニュースが流れました。反物質といってもその質量のほとんどは反陽子であり,つまりは,反物質である反クォークの質量ではなく,ほとんどの質量はQCDによって生成されているわけですから,反水素の質量の研究から何がわかるのかは私には今ひとつピンと来ませんが,とにもかくにも,反物質の重力質量というのはSF好きの人に刺激を与えるのか,海外のニュースではそれなりに話題になっているようです。

というわけで,私もさらっと論文を斜め読みしました。結果は,95%信頼度で,-65<重力質量/慣性質量<110。うーん,なんともコメントしずらい結果です。測ったといえば測ったのでしょうが,数値的には何も言えていません。たぶん,今回のポイントは,測定結果そのものよりも直接測定をできることを示した,ということなんでしょうね。方法というか,その原理は単純で,反水素をトラップしているための磁場を落として,その後,反水素の崩壊地点が検出器の上の方に多いか,下の方に多いかを比べます。反水素なんていう軽いものに働く重力はあまりに小さく,無いに等しいようなものなので,上に行ってるか下に行ってるか測るのは非常に難しく,今回,測定方法を確立することはできたけど,先に書いたように,どっちに動いたのかは今ひとつわからなかったというわけです。ちなみに,原理は単純でも,実験が難しいことは間違いありません。

しかし,冷静に考えると,(反)水素に働いてる重力はとてつもなく小さいので,その重力の100倍以上という力は働いていないということがわかっただけでも,凄いと言えば凄いです。今のところ,測定精度を制限しているのは系統誤差ではなくて統計なので,これからもっと反水素を生成保持できるようになれば,重力質量/慣性質量=1付近まで測定できるようになる,というようなことも言及されていました。

こういう実験を見ると,前にも何度か書いていますが,やっぱりレプトン単体の質量を測りたくなります。でも,電磁気力があるので,可能性としてはポジトロニウムくらいでしょうか。と言いつつ,ポジトロニウムの質量が何を意味するのか実は難しいです。強い相互作用ではなく,QEDによるエネルギーと重力の関係?になるのでしょうか。どれくらいの値になるのだろう?

しかし,電気的に中性といっても,どうせ凄く軽いだろうから,重力質量を測るにはもっと重いほうがいいですね。ミューオニウムで頑張るか,あるいはタウオニウムなんていうのを作れたら凄いですね。ははは。

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この記事のコメント

ここを読んで、やっとこの実験の意味が分かってきました。報道記事では、さっぱり要領を得ず、疑問だらけでした。統計誤差を減らしていけば、明確に言えるようになるのでしょうか。
ありがとうございました。
2013-05-04 Sat 13:57 | URL | 石津 [ 編集]
> 統計誤差を減らしていけば、明確に言えるようになるのでしょうか。

本当にそこまで統計誤差を減らせるのかどうか,その感覚を私は持って
いないのですが,彼らの主張はそこにあるようです。もともと,
反水素をたくさん作ると今回のような測定も含めて様々な反物質に
関する実験を行える,というのが彼らのプロジェクトの売りなので,
その方向性とはきっちり一致しています。

反水素を作るには,陽電子のたまった井戸にゆっくりと反陽子を
混ぜるのを想像してください。反陽子と陽電子が相互作用を起こす
機会(時間)が十分あれば束縛状態を形成できますが,逆に,
反陽子が陽電子の中を物凄い速さで突き進むと,束縛状態を
形成する暇もなく突き抜けてしまいます。ですので,たくさんの
反水素を作る鍵は運動エネルギーの低い,温度の低い,反水素を
たくさん作って「ゆっくりと」陽電子に混ぜるのがポイントです。
反水素を冷やすテクノロジーが今のままでは劇的な改善は難しいので,
どういう仕組みなのかよくわかっていませんが,レーザーを
使って冷やすという手法があるそうで,それによって劇的な
改善が期待できると論文中には書いてありました。
2013-05-09 Thu 18:43 | URL | ExtraDimension [ 編集]
 私は中間子よりもっと極端に、「ニュートリノと反ニュートリノが結合したらどうなるのか」考えた結果、規格化に問題があると気付いたのです。「話題性があるよう、楽しく読んでもらうため」わざとふざけたような書き方をした部分もありますが、実は、多くの人命に関わる震災事前警告にも関わる論文でした。もちろん2011/3/9夕方に目撃した月の角度異常は、純粋な重力レンズ効果だけでは弱すぎて、主に空気の重力によるレンズ効果のためだと思います。
 「まともに見えるが実は実験と全く合わない超対称性詐欺論文」よりは、「冗談のように楽しく読めるが核心を突いている私の論文」の方が、遥かに優れていますよね?私の論文は5人の審査委員(筒井泉、藤川一男、駒宮幸男、初田哲男、大塚孝治)に問答無用で1/6に削除されました。しかし彼らや柳田勉指導教授、同じ東大の江口徹、松尾泰(以上、敬称略)らは誰一人、肝心な時に無料の「なゐふる」に加入する努力すらできませんでした。無能な彼ら男性(助)教授達のために私の人生も、震災犠牲者達の人生も壊されました。あなたも私の税金を使って研究しているなら、私の被害回復に協力して下さい。
2015-12-27 Sun 21:26 | URL | μ [ 編集]

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