IPMU Interview

デイビッド・グロス教授に聞く
聞き手：大栗博司

素 粒子 物理 が金の鉱 脈 だった

1960年代、理論家は無力でした

グロス 物理学がどんな学問かを知るよりずっと前のことで大栗 あなたは漸近的自由性のす。13か14歳の頃に理論物理発見で現在の素粒子物理学のパ学者を志しました。

ラダイムを確立され、ノーベル

大栗 それはかなり早いです

賞を受賞されました。また、弦ね。ほとんどの人は、その年頃理論のような、素粒子物理の野ではそんな学問があることさえ心的な分野にも大きな貢献をさ知らないでしょう。

れました。これらの科学的な成グロス 理論物理学者になると果に加えて、過去10年ほどにはどういうことなのか知らなか渡り所長としてカブリ理論物理ったのですが、ガモフらの書い学研究所（KITP）を理論物理学た一般向けの科学書を読んで刺の世界的中心地に成長させまし激を受けました。思考の力で現た。私たちは日本でIPMUとい実の世界の仕組みを理解したう新しい研究所を確立しようとり、宇宙の謎を解いたりできるしていますので、とりわけあなかもしれないということに感動たから教えていただくことが多して、理論家になろうと決めたいと思います。今日はお話しをのです。私は幸運だったと思い伺えて光栄です。最初に伺いたます。たいていの人はずっと後いことですが、科学一般、またにならないと何を本当にやりた

特に素粒子物理学のような難解いのかはっきりしないものです

な学問に興味を持たれたのはいから。

つ頃でしょうか。物理学者にな

大栗 そして当時素粒子物理でりたいとお決めになったのはい超一流だったバークレーの大学つですか。

院に行かれたのですね。
グロス あの頃、バークレーは素粒子実験の中心でしたし、理デイビッド・グロスさんはカリフォ
ルニア大学サンタバーバラ校でW.
Gluck理論物理学冠教授およびKavli理論物理学研究所長を務めています。グロスさんは2004年にデイビッド・ポリツァー、フランク・ウィ
ルチェックと共に「素粒子の強い相互作用の理論における漸近自由性の発見」によりノーベル物理学賞を受賞しました。このほか、1988年にディラック・メダル、2004年にフランス科学アカデミーからフランスで科学上の最高の栄誉である最高金章を受賞するなど、多くの輝かしい受賞歴があります。

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IPMU News No. 8 January 2010論の大家もいました。当時、素粒子物理は本当に金の鉱脈でした。毎月のように多くの新粒子が発見されており、新粒子や新現象の発見は難しいことではありませんでした。実験的にはすごくエキサイティングな時代で、実験家がこの分野の支配者でした。理論家はまったく無力でした。
大栗 それでもあなたの理論物

理学への情熱は衰えなかったの

大栗 バークレーから東海岸にですね。

移ったとき、研究の方向も変わグロス 解くべき多くの問題がりました。

あったからです。ほとんど何もグロス バークレーでは私の指理解できていないこと、ほんの導者だったジョフリー・チュー

僅か理解していたことはその場が仕切っていまし

しのぎで矛盾に満ちていたことた。彼は、が明らかでした。素粒子物理学

いわば理に対する見方を変える新しい発論の無い見が相次いで、刺激的でした。

理論とも言

大栗 バークレーで大学院修了

えるブートス

後、あなたはハーバード、続いトラップ（靴紐）のてプリンストンに行き、大学院提唱者でした。それは生の指導もうまくいきました。

場の理論と真っ向からグロス 多くの優秀な学生がい対立するアプローチで、「場」

れば、大学院生を指導するのはは測定できないもの、物理的で簡単です。フランク・ウィルチはないものである。観測できなェック（ノーベル賞受賞者）がい「場」を用いて理論を構成す

私の最初の大学院学生で、エド・るべきではなく、観測できるSウィッテン（フィールズ賞受賞行列（散乱行列）を規定する一者）が3番目か4番目だったと般的原理のみを考えるべきであ思います。それが普通だと思っるという考え方でした。
そして、ていました。科学と数学では、一般的原理と矛盾しないS行列

未だに非常に古風な教育方法をが唯一つ存在するという仮説で保っています。私たちは学生をした。この方法からは大した成教えるのに、まるで絵描きの親果を得ることができなかったの方が弟子を教育のため工房に連で、私はバークレーを離れる前れて行き、作品の制作に参加さに飽き飽きしてしまいました。

せるのと同じやり方をします。

東海岸に移って良かったのは、学生が誰でもいきなり研究に携

まだ場の理論に対して寛大だっわれる訳ではありませんが、プたことです。

リンストンのような優れた研究

大栗 しかし東海岸でも場の理大学の最も優秀な学生は早い時論はまだ主流ではありませんで期から研究を開始できます。

した。

大栗博司さんはIPMUの主任研究員の一人で、またカリフォルニア工科大学FredKavli理論物理学冠教授を務めています。

場の理論は役立たずを証明しようとしてうまくゆく理論を発見

グロス 確かに場の理論は主流Interview

持ち始めたときには、私にはではありませんでした。場の理でした。次は漸近自由性をもつ

良い点の一つは相互作用がソフ論は無力だったからです。物理

場の理論は存在しないことの証トなことです。しかし、これは準備ができていたのです。

学者にとって、計算できること、明で、非可換ゲージ理論を除け運動量が大きくなると断面積が大栗 そこであなたはヘテロ理論の限界を探れること、アイばそれが成り立つことをコール指数関数的に小さくなることをティックな弦理論を構築しま

ディアの正否を判定可能な予言マンと共に示しました。最後は意味するので、実験で観測されした。

ができることは必須です。当時

フランク・ウィルチェックと一るベキ乗則的に小さくなる振る

グロス E8×E8群をどうやっの場の理論では、摂動論的な手緒の仕事で非可換ゲージ理論に舞いとは全く違います。ですかて実現するかという、すぐに法であるファインマン図形でし

ついて調べたのですが、驚いた

ら、弦理論は近距離での簡単な思いつく問題に対する、意表か計算ができなかったので、強ことに漸近自由性を持つことがスケール則的振る舞いを理解すをついた答えでした。弦の上い相互作用には全く不十分でしわかったのです。
まるで、一、二、るには向いていなかったのでを右と左に伝わる波を別々にた。

三、QCDでした。選択の余地す。そこで私は弦理論を用いる扱ってよいことに気がついて大栗 そこであなたが漸近自由はありませんでした。スケール研究は中止したのですが、そのしまえば、答えを得るのはさ性を発見し、素粒子物理学を記則を説明しようとして、必然的後の弦理論の暗黒時代でさえ関ほど難しいことではありませ述する言葉としての量子場の理に非可換ゲージ理論にたどり着心は持ち続けたのです。いつでんでした。あの頃は実に興奮論の有用性について認識を一変いたのです。

も魅力的に見えましたよ。

させました。

大栗 その後、素粒子の理論家

1983年に私はサバティカルしいアイディアが一つにまとグロス 漸近自由性という現象はほとんど量子場の理論に転向（研究休暇）でパリに出かけ、まり、合理的な統一ゲージ群は、強い相互作用が近距離で弱しました。

弦理論に立ち返りさらに研究すとカイラルな（弱い相互作用くなる理由を説明できる理論を

グロス 計算が可能になったかる好機であると決心したのでで見られるように右と左を区探して得られた答でした。そこ

ら、もっと良いことにはその計す。

別する）物質場が得られたのから強い相互作用の理論である算が正しかったからです。そし大栗 その1983年に何か感づです。

QCD（量子色力学）が導かれて、すばらしい実験的検証があいたのですか？ 超弦理論革命

大栗 そのとき私は大学院生ました。しかし、もっと一般的りました。しかし、私にとってのちょうど1年前で、絶妙のタで、カラビ -ヤウ多様体の幾何に言えば、紫外領域で振る舞い主要な問題は、もはや漸近自由イミングのように思えます。

学的構造から実に自然に3世代が十分に良くて制御可能な理論性あるいはQCDを調べる計算の素粒子が現れるという事実を手に入れたことで、非常に高ではなく、もっとずっと難しいい計算能力が得られ、また紫外クォークの閉じ込めを理解する

1984年に超弦理論革命が起きた
ときは準備済みに感銘をうけたことを憶えています。

領域での発散のために量子場にことでした。

グロス 多少は気づいていた

グロス それ以前は、素粒子のする時代でした。突然素晴ら付きまとっていた疑念が解消さ

大栗 話を一気に80年代半ばかもしれませんが、そのため世代数や湯川結合の階層性やれました。
そこで私自身も含め、に進めましょう。あなたは弦理ばかりではありません。当時、フェルミオンの物質場のカイ皆の考え方が全く変わってしま論に戻ってきましたが、以前と弦理論から生まれた超対称をラル性などの説明は、ほとんったのです。それ以前には、私は違う目的のためでした。

持つ理論に大きな進展がありどその場しのぎか大して意味自身も場の理論は強い相互作用

グロス 弦理論は1968年に誕ました。その頃には素粒子理のない対称性に基づくものでの理論にはならないと確信して生しました。その頃私は強い相論分野では誰でも超対称理論した。それが空間の幾何学的いたのです。実際、私の最初の互作用と近距離と深非弾性散乱に興味を持ったのです。プリ性質から説明できるとは、信研究計画は、漸近的スケール則についてちょうど考え始めていンストンではエド・ウィッテ

じがたいほど美しいものでしを記述する量子場の理論は存在ました。当時、強い相互作用をンと私が弦理論に興味を持ちた。

しないことを証明しようという記述するには何か全く革命的な続けていました。ジョン・シ

大栗それ以来、弦理論は素ものでした。

ものが必要だと確信しており、ュワルツは母親が住んでいた粒子の統一理論に向けて進歩

大栗 すると場の理論は役立た弦理論がそれにちょうどはまっので年に1回か2回プリンストをもたらしただけではなく、ずなことを証明しようと取りかたのです。

ンを訪れたものですが、その物理学の他の多くの分野にもかったのに、逆にうまくいく理

私は早い時期に弦理論に関わ度に私たちの所に来て進展をつながりを持つことが明らか論を発見してしまった訳です

ったのですが、ハドロンを説明話してくれたりセミナーをしになってきました。例えば、てくれました。

KITPでは今まさに弦理論を物ね。

するものではないことにも、すグロス 実際は3段階のプログぐに気づいてしまいました。私ですから1年後にグリーンと性物理学に結びつける研究会ラムでした。最初は観測されたは陽子内部の近距離で起きていシュワルツのアノマリー相殺を開催中です。研究会に参加

スケール則を説明するには漸近ることを理解しようという試みが発見され、超弦理論革命がしている物性物理学者はこの自由性が必要なことを示すことに集中していました。弦理論の起きて、突然みんなが関心を進展に大変興奮しているよう

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IPMU News No. 8 January 2010

に見えます。

私たちの分野にとっては、美特に際だっています。何がよい評判を聞きました。若手研究者がうまくいっていること

グロス 弦理論は量子場の理論しく強力な数学的理論を作りかったとお考えですかと密接に関係していることが上げようとするだけでなく、グロス 重要な点が幾つかありが一番です。素晴らしい努力はっきりしました。量子場の自然自身からも手がかりを得ます。一つは適切な問題を見をしていますね。

理論は単に素粒子物理だけでることが重要であるからです。

出すことです。他の人の問題

大栗はなく、物性物理の理論に重IPMUの研究は、そうした実験に無理やり興味を持たせるこ

IPMUの友人たちにメッセージ

最 後 に、 日 本 に い る

要な量子多体系の理論を記述と理論の両面での試みを全てとはできません。まず、問題をいただけますか。

する言語でもあります。弦理

含んでいますね。に興味を持ってもらうことがグロス 私は新しく発足した論は豊かで大きく、実に多く大栗必要です。のものを含んでいます。

宇宙の暗黒物質の検出のようおっしゃる通りです。

IPMUと、 今 ま でIPMUに つ い

また、適切な人を選ぶ必要て知ったこと全てについて嬉最近数年間の大きな進展のな実験に関わっている研究者があります。他の分野の研究しく思っています。数学から一つは、弦理論によって強いと会って話をすることで啓発者に、理解できるように説明

実験的な宇宙論に至る研究グ相互作用を理解しようというされます。理論家が何をするする意欲が必要です。研究者

ループを一つ屋根の下に集結

昔の夢が実現したことです。

べきか、道筋を指し示してくは問題に集中し、研究に集中させたという事実に感銘を受大きな円を描いてもとに戻っれるのです。また、時には新するので、適切な問題とそれけました。素晴らしい研究組

たわけです。しかし私にとっしい関係を生み出すこともあに適した雰囲気があれば、全織と素晴らしい人たちが集まては、究極の目標は力の統一ります。例えば、統計学者とてが可能となります。はずかっています。

です。それは素粒子物理の究天体物理学者が集まって新ししい質問も気後れせずにでき、日本政府が、このような高極的な目標であるとともに宇い統計的解析法を開発しよう

当たり前のことを説明し、時水準の科学を、成果を上げる

宙物理の新たな目標でもありというフォーカスウィーク（村間をかけ、わくわくする冒険ために本当に必要なレベルでます。

山機構長の発案によるIPMUにとして一緒に科学に対して取支援したことは、実に賢明な大栗 将来の宇宙論や天体物独特の研究会）を計画していり組む、そういう雰囲気を作措置であると思います。あな

理学の実験の幾つかは、力のますが、数学者と実験家の協り上げることが必要です。

たたち全員の熱意は多くの成統一という目標に直接関係が力という新しい学際的方法が大栗 それは私たち IPMUの研果を生み出すでしょう。私は、あるかもしれません。例えば、生まれるかもしれません。ま

究者にとって大きな教訓です。

この構想は成功し、科学に対マイクロ波宇宙背景放射の偏た、物性物理学と弦理論とのグロス IPMUの出発は極めてして大きく貢献するであろう

極やインフレーション時代か交流を目指したフォーカスウ

順調だったと思います。このと感じています。あなたたちらの重力波の観測は、プランィークも企画しています。

夏、あなたの研究所の数人のは素晴らしいスタートを切っ博士研究員に会い、とてもよたのです。

クスケールの物理について情グロス KITPやIPMUのような報をもたらしてくれるかもし研究機関が果たすことのできれません。

る最も重要な役割の一つは、学際的共同研究の成功には適切な問題と適切な研究者が必要て、共通の問題を解く手助けをすることです。大学はこう

グロス プランクスケールのいうことは余り得意ではあり異なる分野の研究者を結集し物理についてはほとんど手がません。大学の学科は閉鎖的かりがないので、このようにで、他の学科のことはほとん極端 に短い時間または長さのど無視しています。そうするスケールで起きたことについことに意味がないわけではあてあらゆる方法で追究するべりません。例えば、科学を前きです。天体物理学と宇宙論、進させるためには、時には一素粒子実験の研究者たちの夢つのことに集中することも必は実に壮大で、そのため信じ要です。しかし、我々の研究られない程困難な実験や観測機関には学際的な協力を促進を実行しようとすることに私する能力と責任があるのです。

は強い感銘を覚えます。この大栗 KITPは学際的な協力のような英雄的努力はどうして手本となりましたが、これにも必要なのです。というのも、はあなたのリーダーシップがInterview

グロス教授は2008年3月11日、12日に行われた数物連携宇宙研究機構発足記念シンポジウムに出席し、講演されました。

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