素粒子ミューオンの奇妙な歳差運動の原因は｢第五の力｣か、｢未知の次元｣か
Sonam Sheth,Jessica Orwig ［原文］ （翻訳：梅田智世／ガリレオ、編集：井上俊彦） Aug. 28, 2023, 07:00 PM サイエンス 17,730 フェルミ研究所で2018年に始まった｢ミューオンg-2｣実験では、写真のリング状の装置｢g-2蓄積リング磁石｣の中で、光速に近いスピードでミューオンを周回させる。 Fermilab ミューオン（ミュー粒子）と呼ばれる素粒子の歳差運動（首振り運動）は、物理学の標準理論では説明がつかない。 その奇妙な挙動は、自然界に存在する第五の力、あるいは未知の次元の証拠かもしれない。 科学者は2001年、2021年、そして2023年にこの現象を観察した。ただの偶然ではない可能性が高い。 ある素粒子が予想外の挙動をとるさらなる証拠を、アメリカのフェルミ国立加速器研究所の物理学者チームが発見した。そうした予想外の挙動は、自然界に未
常温常圧超伝導体と主張された「LK-99」結局どうなった？ - Lab BRAINS
みなさんこんにちは！ サイエンスライターな妖精の彩恵りりだよ！ 今回の解説は、2023年7月22日にプレプリントが投稿されて世間を騒がせた、世界初の常温常圧超伝導かもと言われていた物質「LK-99」の解説だよ！ もし常温常圧で超伝導を示す物質が実在した場合、それは物理学上の大発見であるために、科学界のみならず株式市場やSNSにいたるまで、様々な反応が出たよね。 でも、ではその後どうなったのか？というのは、追っている人もいればそうでもない人もいるんじゃないかな？ということで、この記事を書いた時点でのLK-99の状況をまとめてみたよ！ ただしその前に、まずは基本である超伝導が何かについて振り返りながら解説をしてみるね。 電気抵抗ゼロの「超伝導」という現象 物質には電気を通しやすいもの (導体) と通しにくいもの (不導体・絶縁体) があるというのは義務教育で習うものだけど、この性質は「電気抵抗
ついに実現、室温超伝導？ それともまたも幻で終わるのか？ 100年の歴史の転換点、いま超伝導研究で進行している出来事とは | JBpress (ジェイビープレス)
（小谷太郎：大学教員・サイエンスライター） さる3月、米国ロチェスター大学のランガ・ディアス博士の研究グループが、室温で超伝導状態を実現したと発表しました。もしも本当ならば、産業に革命をもたらし、社会を変え、エネルギー問題も環境問題も片っ端から解決する大発見、人類の夢がついに実現です。 しかしこの報告を超伝導の専門家は手放しで喜んだわけではなく、業界の反応は複雑でした。なぜなら、ディアス博士が共著者になった論文がかつて、不自然なデータ処理を指摘されて、撤回されたことがあったからです。「今回ももしや・・・？」と疑う人や、ディアス博士の他の論文にも疑わしい点があると言う人もいました。 追試の結果も思わしくありませんでした。ディアス博士の報告した物質は超伝導状態を示さないという報告が相次ぎました。 しかしついに6月9日（協定世界時）、他の研究グループがディアス博士の実験の再現に成功したという報告
銀河中心ではブラックホール同士が次々と合体？ 国立天文台が新説を発表
国立天文台(NAOJ)は6月19日、2019年に重力波が検出された太陽質量の約85倍と約66倍のブラックホールの合体イベントにおける、2つのブラックホールが理論的に予想されていたよりも著しく重いこと、合体に付随して突発的な可視光の放射が観測されたことの2点の謎を説明可能な新たな説を発表した。 同成果は、NAOJ 科学研究部の田川寛通特任助教らの国際共同研究チームによるもの。詳細は、米天体物理学専門誌「The Astrophysical Journal」に掲載された。 2016年2月に米国の重力波望遠鏡「LIGO」が、13億光年彼方で、それぞれ太陽質量の約36倍・約29倍のブラックホールの合体イベント「GW150914」による重力波を検出して以降、現在では、隔週程度の頻度で重力波観測によりブラックホールの合体が発見されている。 これだけ頻繁に観測されているとなると、ブラックホールの合体は、2
川に住む微生物はなぜ下流に流されない？水流に逆らう微生物の秘密とは～生物流体力学への招待～ | リケラボ
河川や沼、水たまりに生息する生物に、ゾウリムシやテトラヒメナといった繊毛虫と呼ばれる微生物がいます。環境中の有機物を食べて水をきれいに保ったり、魚のエサになったりすることで生態系を維持するなど、私たち人間の生活にも少なからず関わっている存在です。 不思議なことにこれらの微生物は、常に流れのある河川や、大雨が降るとあふれてしまうような場所でも、すべてが流され、いなくなるということはありません。か弱い小さな生き物たちがその場所で生き残る事実に、何か秘密の仕掛けがあるのでしょうか？ その謎を流体力学的観点から解き明かしたのが、京都大学理学研究科の市川正敏講師です。 流体力学？生き物の動きの研究は、生物学じゃないの？と思った人はいませんか？どうして物理の先生が生き物の研究なのか。高校時代、生き物が好きで、かつ数学も物理も好きだった市川先生の説明は明快、かつ遊び心が満載。これを読めば物理に苦手意識を
京大、不可能とされていた変換を開発して重力理論の枠組みを拡張
京都大学(京大)は5月15日、従来は不可能と考えられていた高階微分を含んだ時空計量の変換を開発し、これを用いて重力理論の枠組みを拡張することに成功したと発表した。 同成果は、京大 基礎物理学研究所(YITP)の髙橋一史特任助教、リスボン大学の南辻真人研究員、工学院大学の本橋隼人准教授らの研究チームによるもの。詳細は、日本物理学会が刊行する理論物理と実験物理を扱う欧文オープンアクセスジャーナル「Progress of Theoretical and Experimental Physics」に掲載された。 アインシュタインの一般相対性理論はこれまでのところ、標準的な重力理論として広く認められているが、その修整や拡張を唱える研究者も少なくない。同理論は低エネルギー領域での有効理論であって、高エネルギー領域では修正されるべきとするものや、重力理論の検証にあたっては一般相対論との比較対象として拡張
大阪公大、ニュートリノ質量の階層性を数学的に説明できることを提示
大阪公立大学(大阪公大)は3月8日、レプトン(軽粒子)の一種であるニュートリノの質量行列の各要素を解析し、レプトンの「世代間混合」が大きくなることを理論的に示したことを発表した。 さらに、3世代のニュートリノ質量の2乗差計算が、「タイプ1シーソー機構」の場合の実験結果とほぼ一致する理由を、数学のランダム行列理論を用いることで、現段階ででき得る限り証明できたことも併せて発表された。 同成果は、大阪公大大学院 理学研究科の波場直之教授らの研究チームによるもの。詳細は、日本物理学会が刊行する理論物理と実験物理を扱う欧文オープンアクセスジャーナル「Progress of Theoretical and Experimental Physics」に掲載された。 物質の素粒子(クォークとレプトン)、力の素粒子(ゲージ粒子)、質量の起源となる素粒子(ヒッグス粒子)の3パーツからなる、素粒子物理学の理論的
東北大、「ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索」の最新結果を発表
東北大学は1月31日、2011年からスタートした国際共同実験プロジェクト「カムランド禅(KamLAND-Zen)」による「ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索」の最新結果として、「マヨラナニュートリノ」が存在することで見える信号の崩壊半減期を90％の信頼度で2.3×1026年以上と、これまでより2倍以上の精度で予測し、その結果から同ニュートリノの質量が、36～156meVよりも小さいことが明らかになったと発表した。 同成果は、東北大 ニュートリノ科学研究センターの井上邦雄教授らを中心とする国際共同実験プロジェクト「KamLAND-Zen」によるもの。詳細は、米国物理学会が刊行する機関学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。 正確な値は計測できていないが、ニュートリノには極めてわずかだが質量があることがわかっている。そのため、ニュートリノが反ニュートリノと区
京大、ホログラフィ原理において擬エントロピーからの時間軸創発を提唱
京都大学(京大)は1月23日、時間が経過するにつれて空間が指数関数的に膨張する宇宙を表す、宇宙定数が正の場合のアインシュタイン方程式の代表的な解の「ドジッター宇宙」に対する「ホログラフィ原理」(dS/CFT)を考察した結果、3次元ドジッター宇宙における時間的な測地線の長さが、共形変換で不変となる量子物質理論の共形場理論における「擬エントロピー」という量の虚数部分に相当することを見出したと発表した。 同成果は、京大 基礎物理学研究所の瀧祐介大学院生、同・土井一輝大学院生、同・ Jonathan Harper研究員、同・Ali Mollabashi研究員、同・高柳匡教授らの研究チームによるもの。詳細は、米国物理学会が刊行する機関学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。 ホログラフィ原理とは、ある宇宙の重力理論は、その宇宙の端に仮想的に存在する量子物質の理論(共形場
原子時計でダークマターを検出する新たな探索方法をKavli IPMUが提唱
東京大学 国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU)は12月6日、水星より内側の太陽に近い領域において、高精度な原子時計を量子センサとして用いて物理定数の振動的な変化を検出することで、「超軽量ダークマター(ultralight dark matter, ULDM)」を検出する新しい方法を提案したことを発表した。 同成果は、Kavli IPMUのジョシュア・イービー特任研究員を中心とする国際共同研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」系の天文学術誌「Nature Astronomy」に掲載された。 宇宙に存在するすべての物質のうち、我々が何らかの方法で観測が可能な物質はわずか20%弱と見積もられている。残りの80%以上は、通常物質とは重力以外ではほぼ相互作用しないため、長らく正体不明のダークマターだ。これまで長い時間をかけて、数多くの研究者がいくつもの仮説
ぶどうをレンジでチンするとこの世の終わりのようなプラズマが発火する理由がやっと判明
ぶどうをレンジでチンするとこの世の終わりのようなプラズマが発火する理由がやっと判明2022.11.23 20:35510,990 Ryan F. Mandelbaum - Gizmodo US ［原文］ （ satomi ） 2019年2月26日の記事を編集して再掲載しています。 偶然の一致。 電子レンジに絶対入れてはいけないものと言えば、たまごとぶどう。たまごは爆発しますし、ぶどうはテスラコイルみたいな厳かな光を発し、｢こ、これは…｣と呆然としているとボッと燃えたりします。畑のぶどうなのに。 この奇妙な現象にまじめに取り組む論文が月曜、カナダから高名な科学誌に発表され、たいへん注目を呼んでいます。序文にはこうあり… ぶどうの球体2個を電子レンジにかけるとプラズマが発光する現象は今や全人類の知るところとなっている。 これで終わりにしてやるぜ、という本気度がうかがえます。さっそく研究班に取材
ブラックホールの“4本目の毛”？「渦度」を持つ可能性が示される
【▲ 楕円銀河「M87」の中心にある超大質量ブラックホールの画像。2019年4月公開（Credit: EHT Collaboration）】「ブラックホール」は宇宙で最も極端な天体だと言えますが、実は理論で取り扱うのが比較的優しい天体だと言えます。 太陽や地球のような “普通の星” は、物質の構成、質量、温度、形状、色などの様々な性質が組み合わさってできており、理論的に取り扱うことは困難です。一方でブラックホールは簡単です。ブラックホールの性質は質量、電荷、角運動量 (回転速度あるいは自転速度) のたった3つで、他の性質は全て失われています。これを “ブラックホールには毛が3本しかない” と喩え、ブラックホール無毛定理と呼びます。 このようにブラックホールは理論的には扱いやすい天体であり、M87の中心にあるブラックホールの直接撮影画像で実際に証明されたように、はるか遠くにあるブラックホール
陽子内部に "陽子より重いクォーク" を発見したかも？矛盾や勘違いしやすい内容を解説！ - Lab BRAINS
クォークは全部で6種類あるよ。アップクォーク・ダウンクォーク・ストレンジクォークは陽子より軽く、チャームクォーク・トップクォーク・ボトムクォークは陽子より重いよ。(※陽子の○○倍は、静止しているクォーク1個の質量だよ。ペアで出現する固有クォークはこの2倍でカウントするし、運動しているクォークは相対性理論の効果によりこれより増えるよ！) クォークは全部で6種類あり、それぞれアップクォーク、ダウンクォーク、チャームクォーク、ストレンジクォーク、トップクォーク、ボトムクォークと名前が付けられているよ。 アップクォークとダウンクォークは軽いクォークで、陽子はアップクォーク2個とダウンクォーク1個、中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個でできていることが分かっているよ。 一方でその他のクォークは重く、より軽い粒子へ崩壊しようとするから不安定だよ。このため重いクォークは、普通は粒子加速器でエネ
京大、ドジッター宇宙に対する「ホログラフィー原理」の具体例の構成に成功
京都大学(京大)と大阪大学(阪大)は7月22日、「3次元ドジッター宇宙」に対する「ホログラフィー原理」の具体例の構成に成功し、膨張する宇宙を表すミクロな模型を発見したことを発表した。 同成果は、京大 基礎物理学研究所の瀧祐介大学院生、同・疋田泰章特定准教授、同・西岡辰磨特定准教授(現・阪大教授)、同・高柳匡教授らの研究チームによるもの。詳細は、「Physical Review Letters」に掲載された。 “万物の理論”である「量子重力理論」は今のところまだ完成していないが、それを実現できる鍵と考えられている1つが、ホログラフィー原理だという。これを用いると、難解な「量子重力理論の問題」を、より馴染み深い「物質の問題」に置き換えることが可能となる。 ただしこれまでは、ホログラフィー原理が適用できる重力理論として、現実とは異なる、宇宙定数が負の宇宙である「反ドジッター宇宙」が主な対象として
4個の中性子だけでできた原子核を観測
理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター多種粒子測定装置開発チームの大津秀暁チームリーダー、スピン・アイソスピン研究室のバレリー・パニン特別研究員（研究当時、現客員研究員）、ダルムシュタット工科大学のメイテル・デュア研究員、ステファノス・パシャリス研究員（研究当時）、トーマス・オウマン教授、東京大学大学院理学系研究科附属原子核科学研究センターの下浦享教授（研究当時）、東京工業大学理学院物理学系の中村隆司教授、近藤洋介助教らの国際共同研究グループは、理研の重イオン[1]加速器施設「RIビームファクトリー（RIBF）[2]」の多種粒子測定装置「SAMURAIスペクトロメータ[3]」を用いて、4個の中性子だけでできた原子核「テトラ中性子核」の観測に成功し、陽子を含まない複数個の中性子が原子核を構成して存在できる新たな証拠を得ました。 本研究成果は、陽子を1個も含まない、いわば「原子番号ゼロ
ビッグバン宇宙を実験室で再現できる理論を構築 トポロジカル物質を使った極限宇宙シミュレータの理論
【本学研究者情報】 〇大学院理学研究科 物理学専攻 助教 堀田昌寛 研究者ウェブサイト 〇大学院理学研究科 物理学専攻 教授 遊佐剛 研究室ウェブサイト 【発表のポイント】 トポロジカル物質の一種である量子ホール状態のエッジ(注1)を膨張させることで、ビッグバン宇宙の始まり（注2）で起こる物理を検証できる理論を構築しました。 ホーキング博士らが予言していた、急膨張するインフレーション宇宙(注3)で起こるホーキング輻射(注4)や、宇宙の構造形成(注5)の起源を擬似実験として検証できる可能性も示しました。 これらの手法と理論により、従来の天文観測や大規模加速器実験に頼らない、極限宇宙の新しい検証実験への道が開かれました。 【概要】 ビッグバン宇宙の始まりやブラックホール(注6)を理解するために、量子力学と一般相対性理論の統一を目指した量子重力(注7)に関する理論研究が進められ、それらの理論検証
理研など、従来の1000倍の短時間でr過程中性子過剰核の質量測定に成功
理化学研究所(理研)、筑波大学、埼玉大学、東京大学(東大)の4者は4月28日、理研のRIビームファクトリーの「稀少RIリング」を用いて、新たに確立した超高速質量測定法により、極短寿命同位体(RI)の1つである中性子過剰なパラジウム-123(123Pd:原子番号46、中性子数77)核の質量を精密に決めることに成功したと発表した。 同成果は、理研 仁科加速器科学研究センター(RNC)スピン・アイソスピン研究室のサラ・ナイミ研究員(研究当時)、同・ホンフー・リー国際プログラム・アソシエイト(研究当時)、同・長江大輔協力研究員、同・上坂友洋室長、理研 RNC 実験装置開発室 短寿命核質量測定装置開発チームの山口由高技師、同・阿部康志基礎科学特別研究員、同・若杉昌徳室長、筑波大大学院 理工学研究科 数理物質系の小沢顕教授、埼玉大大学院 理工学研究科の山口貴之准教授、東大大学院 理学系研究科 附属原子
二重スリット実験では1つの粒子が2つの経路に分割されている、広島大が確認
広島大学は5月2日、光などの粒子は、粒子であると同時に波でもあるという二重性が未解決の問題となっているが、「フィードバック補償法」を中性子干渉に応用することにより、有名な二重スリット実験における、2つの経路を通過した中性子の分割比の定量的な測定に成功したほか、この結果が単一粒子の分割であり、集団の統計的な確率ではないことを示したことを発表した。 同成果は、オーストリア・ウィーン工科大学のHartmut Lemmel氏(仏・ラウエランジュバン研究所兼務)、同・Niels Geerits氏、同・Stephan Sponar氏、広島大大学院 先進理工系科学研究科 量子物質科学 量子光学物性のホルガ・F・ホフマン教授の国際共同研究チームによるもの。詳細は、米物理学会が刊行する物理とその関連する学際的な分野を扱うオープンアクセスジャーナル「Physical Review Research」に掲載され
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中性子星合体から1秒間の変化を高精度シミュレーション
実験室でミニチュア太陽フレアを生成