Kavli IPMU
カブリ アイピーエムユー

こんにちはカブリアイピーエムユー

Kavli IPMUです。

私の名前は、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）。2007 年 10 月 1 日に千葉県柏市に設立されました。ここには世界中からたくさんの研究者が集まっていて、宇宙に関する5 つの疑問に取り組んでいます。
宇宙はどのように始まったのか ?
宇宙は何でできているのか ?
宇宙はどんな運命を迎えるのか ?
宇宙を支配する法則は何なのか ?
私たちはなぜこの宇宙に存在するのか ?
だれもが小さいときに一度は思うような素朴な疑問ですが、答えはまだわかっていません。
たとえば、宇宙のエネルギーのなかで、私たちが知っている物質（水素とか炭素とかです）はじつは 5% にも満たないことがはっきりしています。残りの 27% は得
まかふしぎ

体の知れない「ダークマター」、さらに摩訶不思議な

第13 号

Marc h 2022

新 しい 道 具

理論の宇宙の 68% を占めるのが「ダークエネルギー」。どちらも名前はついているものの、その正体はまったくわかっていません。いったい、宇宙は何でできているのでしょう。
これらの疑問にせまるために、Kavli IPMU には数学、物理、天文などの第一線の研究者が集まり、分野を超えて共同研究を行っています。新型コロナウ
イルスが流行を始めるまでは、毎日、午後 3 時になると全員参加のティータイムがありました。異なる分野の研究者たちが顔を合わせて、おいしいお茶とパンを口にしながらおしゃべりに興じました。仲間と情新聞報交換し、他分野の研究に触れ、思いがけない方向の議論が新しい研究のアイデアにつながりました。
そして 5 つの疑問を解くためには、新しい物の見方を生み出していくことが大事です。頭が柔らかく、ひとつの分野にとらわれない若い力が必要です。このKavli IPMU ものしり新聞を読んでくれたあなたが 宇宙の超 難問に挑 戦し、そのころには新型コロナウイルスの流行も抑えられ、私たちとにぎやかなティータイムを過ごす未来が来ることが私の夢です。
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）〒 277-8583 千葉県柏市柏の葉 5-1-5

HP http://www.ipmu.jp/ja
Facebook https://www.facebook.com/KavliIpmu/
Twitter @KavliIPMU
Instagram @kavli_ipmu【問い合わせ先】創る今の研究の物理学者に役に立っているなるには、教科は何 ?

どうすればいい ?

ご飯の上で踊るおかかと、台風の共通点を考えること

ニュース すばる超広視野多天体分光器 PFS Prime Focus Spectrograph は、ハワイのすばる望遠鏡に国語と英語と音楽。

Kavli IPMU を中心とする国際チームが 2024 年からの本格観測運用を目指し現在開発を進

おすすめの教科書は ?

クリス・フェリーの『そうたいせいりろん
for babies』

宇宙人っていますか ?

います !

PFS については、本紙の第 4 号で詳しく紹介していますので、こちらもご覧ください。

（訳 村山 斉、サンマーク出版）。

好きなもっと勉強して物理定数はおけば良かったなと何ですか？

思う教科は何 ?

経済の準備
進行中プランク定数。

好きな食べ物と嫌いな食べ物は何 ?

あまり好き嫌いはないが、他分野の研究を

上左：分光器の部品がすばる望遠鏡に運ばれていく様子 上中：2021 年 11 月に行われた試験観測の様子 上右：すばる望遠鏡に取り付けられた主焦点装置 下左：1 本目のファイバーケーブルをすばる望遠鏡に敷設している様子 下中：メトロロジカメラをすばる望遠鏡に取り付けて光学調整をしているところ 下右：1 台目の分光器に青カメラを取り付けている様子 ©PFS project

コラム

ものすごく小さいのに、超パワフルだから。

南部理論
どこか 1 か所に決めると、それによって他の分子の南部理論は身近にある。
お寿司のネタでおなじみのヒラメは、天敵を避け場所も全部決まる。これも自発的に対称性が破れた

私は、星や銀河を育てた母であるダークマターの正体も、南部理論の「自発的対称性の破れ」と同様のメどのくらいうなぎが一番好き。て海底の砂に潜れるように、平らな体に進化した。 例だ。

知っていますか ?

でもゴキブリやセミはこのとき、2 つの目を体の左右どちらかの側に寄せアインシュタインの E=mc2 の法則によれば、エネルて説明できると提案している。すばる望遠鏡に新た食べたくないな。

る必要があったが、ヒラメはたまたま左を、カレイギーが小さいことは質量が軽いことを意味する。自に PFS を取り付け、小さい銀河の中にある多くの星は右を選び、自発的に左と右の対称性を破った。

発的に対称性が破れるときは、少しのエネルギーでの動きを調べることで、パイ中間子のような軽いダー全体の対称性を破る動きをつくられる。これは、対クマターがぶつかり合ってヒラメの目は、子どもの時は体の両側に1 つずつあるのに、成長すると筋肉と骨に押されて2 つとも左側に移動すること。

水が凍ると、氷は結晶なので分き、数個の分子がた

自分が研究者に向いていると思うのは、カニズムで生まれる「パイ中間子に似た粒子」によっ称性の破れに影響を与える質量の軽い粒子（パ子が規則的に並ぶ。このとイ中間子）が現れるから。これが南またま居場所をいる証拠を見つけたい。
（村山 斉）

部理論の簡単な説明だ。

どんなところ ?

これも南部理論（）

めています。最近の進捗状況を写真でご紹介します！

問題を出していますので、みなさんも考えてみてください）。

（

取り付けられる次世代主力観測装置の 1 つで、最大 2400 個の天体を同時に分光観測できます。

右のページで（PFSを

TEL 04-7136-4940
FAX 04-7136-4941
MAIL inquiry@ipmu.jp

右ページのコラム参照）。

アホな質問を平気ですること。

研究者に向いていないと思うのは、どんなところ ?

研究者へ 10 の質問 !

興味が移り気なこと。

回り始めて、台風に成長する。のために大気の流れは反時計回りに込まれ、北半球の場合は地球の自転気圧が下がるので周りの空気が吸い起きると、上昇気流ができたところはかが揺らされるのだ。これが太平洋で軽くなり、上昇する空気の流れができ
答え：おかかがご飯の上で踊るのは、なぜ存在するのか ? どこから来たのか ? などの素朴な疑問に答えたいです。

挑 戦 状

ご飯で温められた空気がふくらんで斉物 理 学 者

るから。この上昇気流によって、おか村 山

むらやま・ひとし● Kavli IPMU 教授。カリフォルニア大学バークレー校教授。一番小さい素粒子と一番大きい宇宙の不思議なつながりに興味があり、紙と鉛筆で行う理論研究から、最新機器を使った宇宙観測まで関わっている （右のページで、私が携わっている観測の 1 つである PFS を紹介しています）。私たちはからのご飯の上で踊るおかか と 台 風 のKavli IPMU ものしり新聞

2022 年（令和 4 年）3 月発行 ISSN 2436-925X

1990 年代になって︑超対称性を加味した進歩で科学研究が進む例は多い︒村山さんによたとえば新しいセンサーの開発など︑技術のと村山さん︒

最近になって﹁1998 年に共同研究者ととアノマリー媒介機構

ル 賞 受 賞 者 の 南 部 陽 一 郎 博 士 は1960 年 代に︑右と左を区別する﹁カイラル対称性﹂と呼ば＊3

れ る 素 粒 子 の 対 称 性 が 自 発 的 に 破 れ て い れ ば︑ もに私が提唱した﹃アノマリー媒介機構﹄といパイ中間子が軽い理由を説明できると提唱した︒ う考え方を使うことで︑超対称性を少しだけ破る こ と で も 解 析 が で き た ﹂と い う︒そ れ に よ りを伝える粒子」などがある。超対称性とは「物質」と「力」を入れ替える

ただし︑強い力を理論的に解析するのはむずか

自然界には、クォークなどの「物質を作る粒子」と、グルーオンなどの「力2022 年 3月 31日発行発行所 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）〒 277-8583
千葉県柏市柏の葉 5-1-5
電話 04-7136-4940
FAX 04-7136-4941
http://www.ipmu.jp/ja

しく︑南部博士の提唱が本当に正しいかどうか︑ 南部博士の提唱を理論的に証明し︑長年のモヤ

グルイーノ

13 号

M a r c h 2 022

モヤを解決できたのだ︒

グルーオン

第長年にわたりモヤモヤした状態が続いていた︒

フォティーノ60＊2

強い力が届く理論であれば強い力が理論的に解析できるこ

軽い

強い力

たらく 強い力は﹁ パイ中 間子 ﹂という 粒子 をや

光 子（フォトン）

カブリ
アイピーエムユー

年 間 も 続 い て き た﹁ モ ヤ モスカラー
電 子

物

理学で電気の力

れば︑﹁アノマリー媒介機構による超対称性の破陽 子とが分かった︒しかしその理論は現実世界とは陽 子りとりすることで生じている︒このパイ中間子

電 子

物質を作る粒子

電気の力

場合

スカラークォーク力を伝える粒子

パイ中間子
が超対称性粒子

クォーク

強い力が届かない場合ヤ﹂があった︒それは原子核の中では電気の力［＊2］力を伝える粒子

重い

強い力

物質を作る粒子陽 子
強い力れ﹂は︑物理理論における新しい〝道具︵技術︶〟で現実世界の粒子
陽 子

大 き く 異 な る も の で︑﹁現実世界を説明するに超対称性理論パイ中間子が電気の力が重すぎると︑隣の陽子や中性子まで届かないパイ中間子

電 子
［＊1］

た ら く﹁ 力 ﹂に 関 す る こ と だ︒Kav

原子核

強 い 力をが媒 介 するあり︑さまざまな分野に応用可能だという︒など、素粒子以外の分野にも応用可能だ。

は超対称性を少しだけ破る必要がありました﹂＊1の道具” は、金属や超伝導を扱う物性物理の で︑軽 く な い と い け な い︵ 実 際 に 軽 い ︶︒ノ ー ベ構による超対称性の破れ）を使うことで、士の理論を説明できた。この新しい “ 理論li IPMU の研究者︑村山さんはそんなモ新しい “ 理論の道具 ”（アノマリー媒介機
パイ中間子が軽いことを説明する南部博

ヤモヤを解決することに成功した︒

原子の中の原子核は陽子と中性子からできパイ中間子て い る︒電 気 的 に は 引 き つ け 合 わ な い 陽 子 や理 論の新 しい 道 具を創る

中性子をまとめているのは﹁強い力﹂と呼陽 子ばれる力だ︒陽子や中性子の間には中性子（ 第 13 号 ）©Kavli IPMU 2022［＊3］

パイ中間子が陽子や中性子の間で強い力を媒介できるのは、パイ中間子が軽いからだ。もしことができる対称性のことで、超対称性理論では、「物質を作る粒子」にパイ中間子が重ければ強い力を媒介できないため、陽子と陽子が電気的に反発しあって、原は対になる「力を伝える粒子」が、一方で「力を伝える粒子」には対にな超対称性粒子が自然界で見つからない理由を説明する仕組みと子核はばらばらになってしまう。そうなると宇宙には、陽子ひとつ（と電子）だけの水素原子しる「物質を作る粒子」が存在するとされている。それぞれの対になる粒して村山さんらが提唱した機構。今回の研究では、この機構を使か存在できず、もちろん私たち人間も生まれることはなかっただろう。

子は「超対称性粒子」と呼ばれるが、自然界ではまだ見つかっていない。

うことで超対称性を少しだけ破っても強い力を解くことができた。

企画：Kavli IPMU 広報 デザイン：河原デザイン事務所 文：岡本典明

イラスト：coca 写真：大野真人 ／ Kavli IPMU 広報 ／ PFS Project 制作：株式会社学研プラス

協力：学術変革領域研究 20H05850「ダークマターの正体は何か ? 広大なディスカバリースペースの網羅的研究」

カブリ

アイピーエムユー

Kavli IPMU は数学、物理学、天文学で宇宙の謎を研究している東京大学にある研究所です。