久保 治輔 

(く ぼ  じすけ)

自然科学:

自然科学で得られた知識は、我々人類 の文化遺産です。ギリシャ時代に生ま れた自然科学は、数えきれないほど多くの人々によって育てられ進歩してきまし た。我々は、「この自然科学の長い歴史を無視することはできません」という意 味で、伝統を深く重んずる保守的な集まりです。一方、我々は、地球上の生物で 唯一人間が持つ能力 「創造力」 をフルに発揮し、自然科学の進歩に貢献する ために限界に挑戦しているという点で革新的です。この保守と革新が戦いながら 共存し、未来を築き上げていく領域、僕は好きです。

物理屋の誇り:

20世紀前半に生まれた相対性理論と量子力学は知的革命で す。最も過激な知的革命です。それは、人間が原理的に経験する ことができない自然界(我々の言葉で記述することが原理的に不可能である極端 にミクロやマクロの世界)を支配している自然法則を、人間によって発見するこ とが可能であると実証されたからです。この知的大革命、特に量子力学の誕生な しでは、現在の科学技術はありえません。我々物理屋は皆、このような大仕事を 成し遂げた大先輩がいることを、常に誇りに思っています。

素粒子の標準理論:

素粒子物理学は、20世紀の半ばごろに生まれました。それ以 来、「物質とは何か」と問い続け、自然法則の究極的形を見つ けたいという本能的欲求を原動力とし、素粒子物理学の研究が推し進められてき ました。そして到達したのが「素粒子の標準理論」です。この理論は、ゲージ対 称性という高度の対称性に基づいて作られていて、現在までに知られている4つ の基本的相互作用(重力の相互作用、電磁相互作用、強い相互作用,弱い相互作 用)の内、重力の相互作用を除く3つの相互作用を記述する理論です。素粒子の 標準理論の実験的検証が進むなか、何人もの物理屋がノーベル賞を受賞しまし た。2008年の受賞者、南部陽一郎氏、小林、益川敏英も 素粒子論の分野で 受賞しました。

超対称性:

素粒子屋は、素粒子論の理想像を持っています。女性が男性の 理想像を持ったり、男性が女性の理想像持ったりするのと似て います。しか し、素粒子の標準理論は、可哀想なことに、多くの素粒子屋にとって理想的では ありません。特に可哀想なのが、ヒッグス粒子です。今は、「神の粒子」などと 呼ばれていますが、実はヒッグス粒子は、標準理論の「美しさ」を汚すというこ とで、皆から嫌われ てる可哀想な粒子です。 ヒッグス粒子 は、標準理論の予測する1つの粒子で、実験グループは、この粒 子を必死になって探していましたが、 最近になってやっとCERNのLarge Hadron Collider (LHC)で見つかりました。 理論屋は、ヒッグス粒子の不備なところを補うために、試行錯誤してきました。 その中で最も有望になってきたのが、超対称性による治 療です。もし超対称性 が厳密に成立していると、すべての知られている素粒子に同じ質量を持ったパー トナーがいることになります。しかし、そのようなパートナーは発見されていませんし、もし存在していたとしても、同じ質量ではありえません。従って、超 対称性は、ヒッグス粒子の不備なところを補う一方で、同じ質量を持ったパー トナーが存在しないように、「破れて」いる必要があります。果たして、超対称 性を破る機構は 何なのでしょう?これまでに、様々なアイディアが出されまし たし、これからもどんどん出てくるでしょう。本当に、(少しだけ破れた)超 対称性が、自然界に実現されているのでしょうか?

ニュートリノの質量:

素粒子の標準理論を構成する素粒子の1つに、ニュートリノが あります。標準理論の枠組みでは、ニュートリノは質量を持つ ことができません。しかし、ニュートリノに質量があるだろうということは、以 前から考えられていました。例えば、太陽から地球に届くニュートリノの数は、 ニュートリノに質量がないと、説明しがたいものでした。果たして、最近神岡で なされたニュートリノの実験から、ニュートリノにはほんの少しだけ質量がある ことが検証されたのです。宇宙ニュートリノの検出にパイオニア的貢献をした小 柴昌俊氏とRaymond Davis Jr.氏がノーベル物理学賞を受賞した後も、ニュートリノ物理の研究は前にも増 して勢力的にされています。な ぜ、ニュートリノにはほんの少しだけ質量があるのでしょう?ま だ、誰も正確に答えることができません。また、3つのニュ ートリノは移り変わること(ニュートリノ振 動)ができます。驚くことに、この移り変わる確率 は、クォーク間のそれよりとても大きい のです。なぜなんでしょう? ニュートリノ混合の背後に何か対 称性(フレーバー対称性) があるのでしょうか?T2Kの実験が明 らかにしてくれること期待しましょう。

統一理論:

初めから自然界には4つの基本的相互作用があることが分かっ ていたわけではありません。物理学が進歩する過程で、様々な 自然現象を統一的に理解しようとする試みの帰結として、この4つの基本的相互 作用に辿りついたのです。例えば、携帯電話をつないでいる電磁波も、レントゲ ン写真を撮る時に使うレントゲン線も、我々の目に入ってくる光も、皆「同じも の」なのです。或いは、我々が倒れないで地上にいられるのも、毛利さんがシャ トルに乗って地球を回ることができるのも、「同じ理由」なのです。果たして、 残りの4つの基本的相互作用を、統一的に理解することができるのでしょうか? 素粒子屋は、当然可能だと信じています。この試みは、20年以上前から成されていますが、実験的裏付けに乏しいのが現状です。しかし、神岡に備え付けられた巨大な水槽の中で、陽子が崩 壊したときに出る信号がキャッチされれば、統一理論の検証は 目の前です。ひょっとしたら、明日かも知れません。
 

素粒子と宇宙:

最近の観測 データから、宇宙の全エネルギーの96%が暗黒エネルギーと暗黒物質で占められ ていることが明らかになりました。暗黒エネルギーは斥力として働き、星や銀河を構成せず、宇宙の加速膨張を ひきおこしている奇妙なエネルギーです。一方、暗黒物質は未知の物質で、素粒子の 標準理論にその候補が存在しません。暗黒エネルギーと暗黒物質の解明は、21世紀の素粒子物理学に課された 大きな課題の一つです。
重力以外の3つの相互作用を統一するのは、比較的易しいこと です。幸い、重力は、他の相互作用に比べると無視できるくら い弱いので、重力を無視した統一理論を考えることには意味があります。重力は エネルギーとエネルギーとの間の相互作用で、その大きさは、エネルギーが大き くなればなるほど大きくなります。ですから、粒子のエネルギーをどんどん増や していくと、いつか重力を無視できなくなってしまいます。勿論、実験室でその ような巨大なエネルギーを持った素粒子を作れませんが、宇宙が生まれた時、素 粒子達はそのようなエネルギーを持っていたと考えられます。重力の相互作用が強くなると、何が起こるのでしょう。ま だ、誰も正確に答えられません。80年代中ごろに提案され、も のすごい意気込みで研究されてきた「
超対称弦理論」 は、4つの相互作用を統一するばかりではなく、強い重力 を理解しようとする1つの有力な試みです。本当に、物質の究極的姿は、粒子で はなく、弦なのでしょうか?まだ、誰も答えることができません。 宇宙の開闢(かいびゃく)、宇宙の初期 を、素粒子の理論と切り離して理解す ることはできません。
 

標準理論を超えて:

結局、標準理論を如何にして乗り越えるかが、21世紀の課題 です。ニュートリノに質量があることが明らかになり、 標準理論には暗黒物質 の候補者が存在しないことが分かった今、 素粒子の標 準理論は絶対に拡張されなけばなりません。今は、夜明け前の暗闇に太陽の日差 しがほんの少しだけ照っているような状況です。夜明けは、待っていてもやって 来ません。我々素粒子屋が、夜明けを起こすのです。僕 は、この夜明けを起こす作業に少しでも貢献でき、夜明 けをこの目でみることができれば幸せです。標準理論を乗り越え、素粒 子物理学に新しい章を開くには、若い力が必要です。
 
 
 

久保治輔 (くぼじすけ)に関す る情報

連絡先・住所

金沢大学理学部物理学科理論物理学講座

〒920-1192 金沢市角間町

Tel.: 076-264-5678, Fax.: 076-264-5741
E-mail: jik@hep.s.kanazawa-u.ac.jp

学歴・職歴

1973年 3月   石川高等専門学校 電気工学科卒業
1979年10月   ドルトムント大学(ドイツ) 物理学 科DIPOLM課程修了
1982年12月   ドルトムント大学物理学科 理学博士 (Dr. rer. nat.)
1983年 1月   ドルトムント大学物理学科 助手

1984年 1月   ミュンヘン・マックス・プランク物理学研究所 客員研 究員

1985年 9月   ニューヨーク州立大学ストーニーブ ルック校理論物理学研究所 客員研究員
1987年 9月   ミュンヘン・マックス・プランク物理学研究所 研究員

1988年11月   金沢大学教養部物理教室 助教授
1996年 4月   金沢大学理学部物理学科 助教授
1997年 7月   金沢大学理学部物理学科 教授
 
 

担当講義(2012年度)

前期:

・大学・社会生活論(コーディネーター) (1年生)
・量子力学特論 (4年生)
・理論物理学基礎(英語) (博士前期)

後期:

・物理学2(1年生)
・物理学序論2(1年生)
・解析力学 (2年生)
・相対論と幾何学 (3年生)
・理論物理学(博士前期)
 

研究内容

・素粒子の標準理論の拡張に関す る研究
大統一理論
超対称性理論
ニュートリノの質量フレーバー対称性に関する研究
暗黒物質に関する研究
高次元の場の理論

発表論文

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科学研究費

・基盤研究(C)「超対称標準模型におけるフレーバー対称性の 現象論的帰結」

 
 


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その他

京都大学基 礎物理学研 究所
KEK(高 エネルギー加 速器研究機構 )
SUPER KAMIOKANDE (神岡宇宙素粒子研究施設)
MPI (Max-Planck-Institut f・r Physik, M・nchen)
CERN (European Organization for Nuclear Research)
DESY (Deutsche Elektronen-Synchrotron)
FERMILAB(Fermi National Accelerator Laboratory)
SLAC (Stanford Linear Accelerator Center)