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
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
ブラックホールから生じる「ねじれた」ガンマ線
ブラックホールやマグネターなどの強い磁場を持つ天体から放射されるガンマ線が「光渦」と呼ばれる特殊な状態の光であることを理論的に示す結果が得られた。 【2021年12月2日 量子科学技術研究開発機構】 宇宙にはガンマ線バーストやX線パルサーなど、強いガンマ線やX線を放射する天体が存在する。こうした高エネルギーの光子の発生源は、ブラックホールの周りの降着円盤や強い磁場を持つ中性子星（マグネター）など、きわめて磁場が強い環境ではないかと考えられている。強い磁場の中では、電子が磁力線に巻き付くようにらせん運動を行いながら強い光を放射する「シンクロトロン放射」という現象が起こるためだ。 ガンマ線バーストの模式図。ガンマ線バーストは重い星が一生の最期に重力崩壊を起こしてブラックホールとなるときに放出される強力なジェットではないかと考えられている。ジェットの内部では高エネルギーの電子が磁力線に沿ってらせ
蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述
理化学研究所（理研）数理創造プログラムの横倉祐貴上級研究員らの共同研究チームは、量子力学[1]と一般相対性理論[2]を用いて、蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述しました。 本研究成果は、ブラックホールの正体に迫るものであり、遠い未来、情報[1]を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できます。 近年の観測により、ブラックホールの周辺のことについては徐々に分かってきましたが、その内部については、極めて強い重力によって信号が外にほとんど出てこられないため、何も分かっていません。また、ブラックホールは「ホーキング輻射[3]」によって蒸発することが理論的に示されており、内部にあった物質の持つ情報が蒸発後にどうなってしまうのかは、現代物理学における大きな未解決問題の一つです。 今回、共同研究チームは、ブラックホールの形成段階から蒸発の効果を直
量子重力には対称性はない ― 大栗機構長らが証明
2019年6月19日 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） 1. 発表概要 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) の大栗博司 (おおぐりひろし) 機構長は、マサチューセッツ工科大学物理学教室の Daniel Harlow 助教と共同で、重力と量子力学を統一する理論では、素粒子論の重要な原理であった対称性がすべて破れてしまうことを、ホログラフィー原理を用いて証明しました。この証明にあたっては、量子コンピューターで失われた情報を回復する鍵とされる「量子誤り訂正符号」とホログラフィー原理との間に近年発見された関係性を用いるという新たな手法が用いられました。本研究成果は、素粒子の究極の統一理論の構築に大きく貢献するものであるとともに、近年注目される量子コンピューターの発展にも寄与すると期待され、アメリカ物理学会の発行するフィジ
情報量は宇宙トンネルの断面積 －ミクロな情報量を計算する幾何学的公式の発見－
梅本滉嗣 基礎物理学研究所修士課程学生と高柳匡 同教授は、量子ビットの「Entanglement of Purification」（純粋化量子もつれ）と呼ばれる情報量を計算する新しい幾何学的公式を発見しました。 本研究成果は、2018年3月26日に国際学術誌「Nature Physics」にオンライン掲載されました。 量子もつれの量を幾何学的に計算する公式を著者の一人 ( 高柳 ) がポスドク時代に発見してから１０年以上経過しました。この研究成果は、「宇宙が量子ビットで創られている」という新しいアイデアを生み出し、最近では世界中で活発に研究が進められている大きな研究テーマとなっています。しかし、この発見は氷山の一角に過ぎませんでした。ずっと一般的な公式が存在することが予想されていたにも関わらず、なかなか明確な答えを得ることができなかったのです。ところが、今回、修士課程学生（梅本）の鋭い洞察
量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功 | 東京大学工学部
プレスリリース 研究 2017 2017.09.06 量子力学から熱力学第二法則を導出することに成功 〜「時間の矢」の起源の解明へ大きな一歩〜 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の伊與田英輝助教、金子和哉大学院生、沙川貴大准教授は、マクロ（巨視的）な世界の基本法則で、不可逆な変化に関する熱力学第二法則を、ミクロな世界の基本法則である量子力学から、理論的に導出することに成功しました。これは、極微の世界を支配する「量子力学」と、私達の日常を支配する「熱力学」という、二つの大きく隔たった体系を直接に結び付けるものです。本研究では、量子多体系の理論に基づき、単一の波動関数（注４）で表される量子力学系において、熱力学第二法則を理論的に導きました。従来の研究とは異なり、カノニカル分布などの統計力学の概念を使うことなく、多体系の量子力学に基づいて第二法則を導出したことが、本研究の大きな特徴です。さら
CERN、光子・光子散乱をLHCアトラス検出器で観測 - 80年前のQED予言を実証
欧州原子核研究機構(CERN)は、2つの光子同士がぶつかって散乱する「光子・光子散乱」と呼ばれる現象の直接的証拠を、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)による実験で確認したと発表した。光子・光子散乱は、量子電磁力学(QED:Quantum electrodynamics)によって1930年代から存在が予言されていたが、実験が難しくこれまで確認されていなかった。研究論文は物理学誌「Nature Physics」に掲載された。 古典電磁気学では、光子同士がお互いに相互作用することはないとされる。古典電磁気学で扱う粒子の相互作用は、正または負の電荷をもった荷電粒子同士の電磁的相互作用であるが、光子は電荷をもっていないため相互作用できないと考えられる。 一方、相対性理論や量子力学を取り入れて古典電磁気学を拡張したQEDでは、古典理論ではあり得ないさまざまな現象が起こるとされており、光子同士の相互作用
宇宙誕生時に起きた重力異常と同じ現象をワイル半金属の実験で確認-IBMなど
IBMチューリッヒ研究所、ハンブルク大学などの国際研究チームは、トポロジカル物質の一種であるワイル半金属において、「混合軸性重力異常」と呼ばれる量子異常現象を確認したと発表した。 この異常現象は、従来の理論ではビッグバン直後の初期宇宙や中性子星内部、高エネルギーの粒子衝突実験で作られる超高温(数兆度)のクォークグルーオンプラズマといった特殊な条件下で現れると考えられてきたもので、いままで実験的に観測されたことはなかった。今回、実験室内における固体試料の観察によってこの量子異常が確認されたことは、物理学の基礎研究としても、固体物理のデバイス応用の上でも重要な成果であるとしている。研究論文は、科学誌「Nature」に掲載された。 特殊な条件を置くことによって、古典物理学の基本法則であるエネルギー・電荷・運動量などの保存則が、量子力学のレベルで破れる場合がある。古典的な保存則に関するこのような破
3次元時空の量子重力理論の厳密計算に成功
・宇宙の成り立ちを理解するための鍵となる理論：3次元量子重力理論の厳密計算に世界で初めて成功 ・従来の近似手法では厳密な計算は困難があったが、近似を一切用いずに、新たな手法での厳密計算を完了 ・宇宙のはじまり、ブラックホールの解明に必要な量子重力理論の理解を切り開く一つのステップとなる成果 飯塚則裕（大阪大学大学院理学研究科助教）は、田中章詞（研究開始時大阪大学大学院生、現在は理化学研究所基礎特別研究員）、寺嶋靖治（京都大学基礎物理学研究所助教）との共同研究により、宇宙定数が負の場合、3次元（空間2、時間1次元）の量子重力理論（現代物理学の2大柱：量子力学とアインシュタインの一般相対性理論 を統一した理論）の厳密な計算をある等価性の下で行うことに世界で初めて成功しました。 量子力学は、電子のような小さな粒子が運動する経路を計算する方法です。量子力学の基本原理である「経路積分」は、従来の方法
量子の非局所性の厳密検証に成功――新方式の量子コンピュータにも道
量子の非局所性の厳密検証に成功――新方式の量子コンピュータにも道：アインシュタイン提唱の「物理学の100年論争」が決着！（1/3 ページ） 東京大学 教授の古澤明氏らの研究チームは2015年3月、約100年前にアインシュタインが提唱した「量子（光子）の非局所性」を世界で初めて厳密に検証したと発表した。検証に用いた技術は、「新方式の超高速量子暗号や超高効率量子コンピュータへの応用が可能」（古澤氏）とする。 東京大学 教授の古澤明氏らの研究チームは2015年3月24日、約100年前にアインシュタインが提唱した「量子（光子）の非局所性」を世界で初めて厳密に検証したと発表した。検証に用いた技術は、「新方式の超高速量子暗号や超高効率量子コンピュータへの応用が可能」（古澤氏）とする。なお、この研究成果は、英国の科学雑誌「Nature Communications」（2015年3月24日［現地時間］オン
世界で初めて「光」の粒子と波の性質を同時に撮影することに成功
光は「粒子」の性質と「波」の性質を併せ持っていますが、これまでは同時に観測できなかったこの両方の性質を、スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームが世界で初めて電子顕微鏡で撮影することに成功しました。 The first ever photograph of light as both a particle and wave http://actu.epfl.ch/news/the-first-ever-photograph-of-light-as-both-a-parti/ Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field : Nature Communications : Nature Publishing Group htt
ニュース - 環境 - マダガスカル島、危機に瀕する森林 - ナショナルジオグラフィック 公式日本語サイト（ナショジオ）
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「量子チェシャ猫」を実験で実証
ウィーン工科大学など複数の研究者から成る研究グループは、「量子チェシャ猫」を実験的に実証したと報告した。 量子チェシャ猫とは、粒子の物性(スピンや質量など)のみをその粒子から分離できるという近年提唱された量子力学的な理論。粒子本体がないのにその性質だけが存在することから、「不思議の国のアリス」の身体が消えても笑いだけが残るチェシャ猫に例えられる。 ウィーン工科大の長谷川祐司准教授らが行った実験では、ビームスプリッターと干渉計を使い、中性子を2つの経路にとって飛ぶ装置を用いた。量子力学では、たとえばある粒子が2つの経路で飛ぶ場合、たった1つしかない粒子でもその両方の経路に存在し得る。 分けられた経路の一方で「弱い測定」と呼ばれる量子力学的手法で磁気モーメントを測定したところ、そこで観測された結果はもういっぽうの経路の粒子にも反映され、粒子本体とその性質のみを分離できる量子チェシャ猫が実証でき
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東北大、量子速度限界がマクロな物理法則にも存在することを発見
NASA、Googleが注目する「D-Wave」は、本当に量子コンピューターなのか？