素粒子 は粒子か？
198
5年 4月 26日
東北大学理学部において

南

部

陽一郎

武田 仁科記念財団と東北大理学部の共催

お見えでございます。まず、仁科記念財団理で講演会を聞かせていただ、きます。仁科記念事長の久保亮五先生を御紹介申し上げます。

財団では、 この数年いろいろな大学と協力し久保 ただいま御紹介をいただきました、

自然科学の分野の講演をなさっておられます

久保で、ございます。しばらく前から仁科記念

けども 、今年、東北大学でやらないかという財団の理事長をいたしております。仁科記念話を受け まして喜んで、引き受けさせていただ

財団では、その事業として毎年数回仁科記念

いたわけです。理学部では、私 どもサイエン講演会をいたしておりますが、その一環とし

スセミナー というものを数年やっておりますて、大学と共同で地方講演会を行っておりま

が、ちょうどそれにうまい具合に仁科財団のす。最近では名古屋、広島、神戸等で催しま

お力 をお借りして、共催という形で、今年のしたが、今回は東北大学の理学部との共催と第一回の講演会を聞かせていただくことにいして、 この記念講演会を開くことになりまし

たしました。すべて仁科記念財団のお世話にた。この記念講演会を地方で行なうことの主なっているわけでございますが、財団の理事

旨の一つは、仁科記念財団というものを皆様

長の久保先生と 、常務理事の玉木先生が今日に知っていただくということもございますの

2で、ごく簡単に仁科記念財団について御説明

不幸な戦争によって日本の科学も破滅的なしたいと思います。仁科記念財団は今から 30

打撃をうけましたが、先生は日本の再建のた年前に仁科芳雄博士の偉大な業績を記念し、めに、それこそ寝食を忘れ、昼夜を分たず大博士の御遺志を継いで原子物理学の基礎的研変な努力を傾けられました。残念なことに、究とその応用にわたってその発展を援助する

その努力の結果をごらんになることなく、という目的をもって設立されたものでありま

195
1年病を得て急逝されました。

す。仁科先生の名は皆様御存知と思いますが、次に仁科記念財団がどんなことをやっていどういう方であったか、簡単に申し上げます。

るか、簡単に御紹介致します。その一つは原

仁科先生は東大の電気工学科を御卒業になっ子科学の分野における優れた業績を顕彰しててから、理化学研究所にお入りになり 1
921年

仁科記念賞を毎年何人かの方に差し上げるこにヨーロッパに行かれまして、 192
3年から 28とであります。また、研究奨励事業としては

年までコペンハーゲンのボーア教授のもとで小規模の国際集会に対する援助、若い研究者

当時勃興して参りました量子物理学の研究をを海外におりる共同研究のために派遣するこなさいました。仁科先生がコペンハーゲ、ンにと、それから、海外から学者を招き、日本のおられた時の仕事で有名なものの一つは、ク研究者と交流を促進するというようなことをライン一仁科の公式です。これはディラック

致しております。本年夏には、ファインマン

の相対論的量子力学に基づいたガンマ線の電教授を、また、来年春には、生物物理学者で子による散乱に関する理論であります。日本

ケンブリッジにおられるクルーグ氏をお招きにお帰りになりましてからは、理化学研究所

しております。

にあって、原子核や宇宙線の実験的研究をはさて、本日の講演をお願いしました、南部

じめられ、理論、実験の両面にわたって幾多

陽一郎教授につきましては、みなさんは御承の若い俊秀を育てられました。故朝永振一郎

知だとは思いますが、簡単に御紹介しておき博士もその一人です。先生のこのような活動ます。南部教授は 1
92
1年東京のお生まれです

はまさに、日本の近代物理学の生みの親、とが、本籍は、福井県と伺っています。昭和 17

申してよいものでした。

年に東京帝国大学の理学部の物理学科を御卒

3

業になられましたが、その当時は戦争中であういう賞を受けておられます。また、現在は、りましたから、すぐ軍務につかれ、戦争が終国籍はアメリカ 市民ですが、 1
97
8年には日 本わ りましてから、大学におもどりになりましの文化勲章を受けておられます。また、日本た。当時、同じ部屋の仲間であったことも私

学士院の外国人会員であります。アメリカにの一つの思い出です。大阪市立大学が設立さ渡られてからも 、 日本の研究者との密接な協れたとき 、助教授としてそこに移られ、次い

力をつづ付、日本の物理学の発展に対して非で教授になられ、195
2年に、アメリカのプリ

常に大きな影響を与えてこられました。最近、

ンス トンの高等研究所の研究員として渡米さ日本にこられる機会が多い ζ とは私どもにとれました。 1
9
5
6年にシカゴ大学に移られ、今っても喜ばしいととであります。今回は、一日に至っておられます。

月ばかりの御滞在の由ですが、無理をお願い

南部教授はもう 40年に近い研究活動がおありになるわけですが、理論物理学のほとん
どあらゆる分野において、非常にすぐれた業績をあげておられます。言うまでもなく 、素いたしまして、今日のこの講演をしていただ
く事になりました。
それでは、南部教授のお話をお願いします。
（拍手）

粒子物理学において指導的な立場にあって、今までも多数の仕事をなさいましたが、特に、対称性の自発的な破れという概念を打ち出さ御紹介いただきましでありがとうございま

れたことは有名です。これは、それ以後、素す。仙台を訪問するのはこれで 2度目です。

粒子論の発展において、鍵とも言うべき重要

最初は 7年程前でしたが、やはり春のいい時な役割をしたものであります。そういう数々期でした。今回も非常にいい時期で、ちょうの優れた業績によりましてアメリカ圏内でもど桜の花が満開で、東京に比べると大分遅れ

いろいろな賞を受けておられます。ハイネマているようですが、幸いな時にここに来たとン賞、オッペンハイマ ー賞、それから 1
982年思います。ここにおられる方々はおそらくほ

には N
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lMedalo
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、これはアメとんどサイエンス関係の方だと思いますが、リカ大統領がさずける賞でございますが、そ必ずしも物理を専攻している方ばかりではな4

いでしょう。それで今日の話はあまり専門的と思います。しかし、これはさっきの新聞のにわたらずに、も っと低いレベルというので記事とある意味では似ているんですけれどすか、なるべくわかり易く素粒子物理学に関も、確立された理論ではない、つまり出鱈目する現状を御紹介 したいと思います。

言っているんじゃないんですけれども 、ある

時どき皆さんも新聞でごらんになるでしょ

いは数ヶ月たつと、だめだったといわれるよ

うが、例えば新しい素粒子が発見された、新うな可能性のある 、非常にほやほやのできたしい理論ができたという話が出ることがあるての理論がどんなものであるかということをと思います。我々のような専門家になります

お話したいと思います。ですからこれをそのと、たいてい、その内容はすでに知っている

まま本当の永遠の真理だと受付とらないで、

わけですけれども 、新聞を読んでいるとこれ気軽に聞いていただきたいと思います。つまは間違っているとか、これはいいかげんな事

り、私がお話したいのは、研究者というのは、を書いてあるとか、あてにならないとか、そどんな議論をして、 どんないろんな好余曲折

ういうニュースがかなりあるわけです。新聞をへて、理論を進めていくのか、何故そういで報道された粒子、新しい素粒子なんていう

うことをやっているのか、そういう研究者とのも 、数ヶ月たつと、あれは間違っていた、しての裏側を少しわかっていただければ幸い嘘だったと 、いつの間にかたち消えになるこだと思います。

ともかなりあります。もちろんそういう時にそもそもそれでは素粒子物理学とは何かとは、新聞にはそういう取り消しの記事は出ないうことですが、これは皆さん、 もちろんだ

いわけですから、皆さんはそういう事は御存

いたいの事はご存知だと思います。素粒子物

知ないことでしょう。今 日話すことは、実は理学というのは、一つには、物質の究極の構

私は理論物理学者でして、実験物理学には直成要素は何かという事を調べるのが目的であ接たずさわっているわりではないので、主にります。それから 、その究極粒子の聞にどん

素粒子の理論についての話ということになりな力が働いているか一一物理学の言葉で言えます。特にごく最近、つまり今年にいたるまば、相互作用と言うのですが一一 、つまりどでの現状というものを、これからお話したい

ういう力学に従うかを追求すること 、そ うし5て、 そういう 力学の法則を非常に精密な数学れているわけです。現在に至ってもそのサイ的な形で表わすとどういう方程式になるか。

クロトロンを使う。大加速器の名前は変わり

例えば、ニュートンの方程式とかアインシュ

ますが一一一サイクロ トロンからシンクロ トロ

タインの方程式とか、 まあいろいろあるわけ

ンと名前は変わりましたけれども一一原理的です。それから、量子力学の方程式。そういには別に変わってない道異を使って実験す

うものを見いだすことであります。

る。根本的な方法はぜんぜん変わりはないわ

それから 、 もちろん、実験的な検証をしなけです。今後も、それ以外の方法はちょっと

いと 確立されないものでありますが、 どうい

考えられないので当分続くと思いますが、だう方法でそれを検証するか。このためのほとんだんとエネルギーが上がってきますと、必んど唯一の方法と言われているものは、大加要なサイクロトロンもだんだん大きくならざ

速器、すなわちサイクロ トロンとかを使う方るを得ない。エネルギーに比例してサイクロ法であります。 1
93
0年にロ ーレンスというア

トロンの規模が上がってくるわけです。どれメ リカの物理学者がサイクロ トロンの原理をくらいエネルギーの規模が上がったかといい発見しました。つまり粒子 を加速してだんだ

ますと 、だいたい初めにロ ーレンスが発明しんエネルギーを大きくして、 それを何か標的たサイクロトロンは 1メートルくらいの大きにぶつ付る 、そうしたらどういう反応がおきさで、そのエネルギーはだ、いたい百万電子ボ

るか、 これが簡単に言ってサイクロトロンをル ト程度でした。百万電子ボルトというのは、用いて素粒子を調べる方法であります。エネ

素電荷 eを持った電子とか陽子を百万ボル ト

ルギーをだんだん上げれば上げるほど、新しの電圧のもとで加速するときに得 られるエネ

い反応が出てくる。そうして、今まで素粒子

ルギーでありまして、原子核をこわすためにだと思われていた、あるいは分解できないと必要なエネルギーというのはだいたいその程思われた粒子が、実はもっと小さい粒子に分度です。ですから 、それでも って原子核をと解できる 、そういうことがだんだんわかってわして、中に何があるかということを調べるきました。

ことができたわけです。それ以後加速器はだ

その事情が、今まで約五十年間、繰り返さ

んだんと大きくなり、それからまた多少技術6

Iが改善されまして効率がよくなったわけです

あ、計画だけですけれども進んで、おります。

が、どれだけふえたかと言うと、現在では過CERNの今までの加速器は直径が 1キロメ

去五十年間にだいたい 100万倍のエネルギーートルとか 2キロメ ート ルぐらいの大きさのになりました。これは、グラフに書きますと、丸い輪ですけれども、新しいものは半径が 30

非常にきれいな指数関数、ねずみ算的な増加

キロメ ー トルとか 50キロメートルとか、ひとになります。ですから、 もしこの傾向が続けまわりすると 1
00キロメ ート ルという大きなば、将来どれくらいのエネルギーになるだろ

輸になります。そういうものが今現在計画さうかということも計算できるわけであります

れているわけです。もちろん、費用も大きさが、実際にはそれに伴ってその大きさもだんに比例して増えるわけですから、実際にそれだん大きくなくてはならない。現在働いていが実現するかどうかということは、もちろんる一番大きなエネルギーの加速器はスイスの

まだはっきりは言えないんですけれども、少ジュネープにあるヨーロッパ連合研究機関

なくとも、次から次へとどんどんエネルギー

CERNにある加速器で、だいたい今言いましを上げて、そういった加速器を作るというこ

た百万電子ボルトの 1
00万倍くらいのエネルとを皆努力している。なぜかというと、さっ

ギ一、そしてそれくらいのエネルギーを持っきも言いましたようにエネルギー を上げれた粒子をお互いに正面衝突させるわけです

ば、今まで作られなかった、質量で言えば重が、陽子と反陽子とを正面衝突させると、今い粒子一一アインシュタインの原理に従うとまでできなかった新しい反応が生まれてく質量というのはエネルギーの一種ですから一る。理論によって予期されたものが、 2、 3ーが作られる可能性がある。けれども、実は年前に予期どおりに出てきたということで、

過去 1
0年程前から事情が少し変わってきま

物理学者のルビアとそれからパンダベルグとして、理論の方がとてつもなく発達してしまいう特別な技術を開発した人が、ノーベル賞って、今素粒子の理論家が考え ている、調べをもらっております。その次の段階として、ている 、議論していることと言いますと 、だ

今、
た とえばアメリカでその次の世代の 1
0年

いたい今実験可能なエネルギーの百万倍のまぐらい先にできるような加速器の計画が、また百万倍のエネルギーのところを今理論家が

7

議論 しています。これはもちろん、架空の理

膨張を始めている 。ですから、その膨張のは論であるにすぎない と言ってしまえばそれま

じめには非常な高いエネルギー密度、非常にでですが、 もちろんそれには根拠があること

高温度の状態から出発して、それが膨張するで、それを真剣 に研究しているわけです。でにつれて、段々と温度が下 ってきである温度

すから、 それを加速器でもって実験的に検証に達する。その温度によって、いわゆる化学

することは到底及びもつかないわけです。今、反応とかいろんな反応、つまり可能な反応が指数関数的に年と共に加速器のエネルギーが変わってくるわけです。 それに伴って、いろ上がっていると言いましたけれども 、その増

いろな元素ができるとか、いろいろな宇宙論

加の程度 をそのまま将来にあてはめてみまし的な議論がなされて非常な成果をおさめていでも 、それでも 1
0
0年先 にならないとそういるわけですが、 どういう素粒子がはじめあっうエネルギーには到達しない。しかも 、 そのたかということによって、宇宙の歴史も変わ時にできる加速器の大きさと 言 うのは、だいってしまう。ですから 、 こういう粒子があれたい一光年ぐらいの大きさになる。だから 、

ばこうなったはずだと 、 そういう間接的な議

到底そういう意味では、加速器に代わる何か論をして、それで検証しよう 、それが一つの特別画期的な手段がなければ、 とても実現の一 一まあ止むを得ないからでもありますが一望みのないことです。では、画期的な手段は一方法になっております。それから 、素粒子

あるか と言いますと 、実はないわけではない

物理というのは、物質の究極の構成要素をさので、それは過去十年間にだんだんと進んでぐる 、求める 、探求、追求するわけでありまきた考えでありますが、いわゆる宇宙全体をすが、理論家の研究者の立場では、いったい実験室 と考え て、 それで検証する。つまり 、どういう方法で、 どういう着眼点をもって研今 日の話は宇宙論には触れま せんけれども 、究を進めているかとい うことが非常に重要に宇宙論 と素粒子論というのは密接な関係があなります。ここで私が言いたいことは、理論

りまして、御存知のように大体 200億年ほどの方では、素粒子物理学の創始者は湯川秀樹

前に ビッグノてーン、大爆発がおこって、小さだと思います。ご存知のように、湯川さんはな、非常に小 さな点のような宇宙が爆発して中間子論というものを始め られたわけです8が、その中間子論というのは、新しい粒子をである，例えば陽子や電子だけであってそれ仮定して核力一一原子核の構成粒子聞の力一以外はないと考える。ですからなるべくただー を説明することに成功したばかりでなく、都合のために導入する、新しい粒子を仮定す

その考え方自体が新しいものであります。今るというようなととは避けようという傾向がまでなかった考え方であるという意味で素粒あったと思います。なぜかと言いますと、実子理論に貢献され、その考え方を今まで理論際に我々の世界で知られている粒子というの家が踏襲して、それでず、っと成功をつづけては非常に限られています。我々が知っている

きたと言えると思います。以後、湯川さんののは、陽子と中性子と電子とニュートリノ、

みならず、湯川さんの協力者であった坂田昌

それから、もちろん光の粒子一一光量子一ー

一博士一一例存知だと思いますがーーが特にであります。それ以外にはない。それにも係その方法論というものを強調されまして、そわらず、湯川さんは大胆に中間子という物をれが我々のような年代の日本の物理学者の聞仮定された。なぜ矛盾が起きないかと言いまに非常な影響を与えたわけです。外国でもすと、中間子は仮定したけれども、その中間

段々と、その考え方が踏襲されて、それが現子は安定なものではなく、すぐ壊れてしまい、

在まで成功を収めているということが言える

我々の知っている粒子が作られる。だから、と思います。どういうことかと言いますと、

現在の観測と何も矛盾がないと言えます。こ結局、湯川さんがやられたことは、新しい力、れは非常に一面では奇妙な事で、何か物質の新しい現象を説明するためには、それに必要

究極の構成要素でありながら、実はそれが不な粒子、それに伴う粒子があるとして、その安定で他の物に壊れていくという事は、何か粒子を導入し、その存在を仮定して、それで矛盾するように思われるんですけれども、こ現象を説明しようという、簡単に言ったらそれは、事実は事実としてそうなってるんだか

ういうことだと思います。これは、それ以前

ら認めざるを得ないわりです。

の物理学の進み方とは多少違ってまして、それ以前では、素粒子というものはだいたいもう決まっている 、だいた いもうわかったもの

結局、素粒子物理学というのは今までお話

9したようなものであるということを一応頭に陽子の中から中間子が放出される。例えば電入れておいていただきたいと思います。それ

子を電磁場の中で加速すると、電磁波が放射では、素粒子とは何か？という問題に移りまされる、それと同じような理由で中間子が放す。これも皆さん御承知だと思いますが、簡射される。中間子は出てくるけども、すぐ壊

単に言って、素粒子というのは物質の究極のれてしまうからあまり長く走らないわけで構成要素なんです。実は、構成要素といってす。そこまではいいんですけれども 、湯川さも、次から次へと構成要素、究極要素が実はんの時代には一 一湯 J，，さんはおそらくこう考

究極のものでなくて、それが実はもっと小さえたと思われます一一核力のもとになる新しなもので作られているということになります

い粒子が中間子であり、中間子は素粒子であので、時代 と共に、素粒子という概念が変わる。その素粒子がすでに発見された。ですかってきました。例えば、昔は分子は幾つかのらこれで物理は終わりだ。核力はもうそれで原子が結合したものであると考えていた。と原理的に理解できるのですから、陽子と中性ころが原子にもう少しエネルギーを与えれば子と中間子、それから電子とニュートリノと分解されて電子が飛び出す。そして原子の真いうわけのわからないもの一一原子核の β中にいわゆる原子核というものがあるという崩壊の中に出てきますが一一それだけで世の事がわかります。その原子核は何かと言いま

中は片付いてしまったと考えておられたんじ

すと、また大きなエネルギーをそれに与えれゃないかと思います。実は、しかしそうはな

ば原子核がぱらぱらに壊れて、その中から陽らずに、中間子は一種類だと思っていたのが子とか中性子が飛び出してくる。そこまでは

実は次から次へと新しい種類の中間子、いろ皆さん御承知だと思います。湯川さんは、そんな質量を持った違った中間子が出て来ましの原子核の中にある陽子とか中性子とかを結た。エネノレギーを上げる毎に次から次へと新びつけている力は、実は中間子という粒子でしい粒子が飛び出して来る。それらは皆不安媒介されると仮定されたわけですが、もちろ

定で、次から次へとすぐ壊れてしまうわけでんその中間子はもっと高いエネルギーの現象

すが、湯川さんの予期とは反して、実はどうでは実際に作られる。陽子同士をぶつけると、も中間子なるもの自体がまた構造を持っていJOる。それから、陽子とか中性子というのは原つまりクオークは実在するものであると 一般

子核の中の構成要素でしたけれども、それ以に素粒子物理学者は信じていると思います。

外にそれに似たものがだんだんと作られるよですから、今までとは非常に事 情が違ってき

うになりました。ですから、もはや陽子、中ましたけれども、すでにもう理論があって、性子、中間子は実は素粒子ではなくて、何か

なぜクオークを絶対に取り出せないかという分子 とか原子のような内部構造を持った複合ことを説明することもできると一般に考えら状態であるというふうに考えられるようになれています。その詳しいことは今日はお話しったわけです。それでは、中間子とか陽子、ませんけれども、クオークというのは仮説上

中性子を作っているものは何かと 言いますの存在でなく、 実際に 1個 1個取り出してはと、それは皆さんよくお聞きのクオークとい見れないげれども、 実在するものだと我々はう仮説的な粒子であります。陽子、中性子は、信じているわけです。それでは、現在どうい実は 3個のクオークが集まったもので、です

う粒子があるかと言いますと、核子とか中間から何かヘリウム 3原子核に似たような構造

子は、もう素粒子ではないんですが、その核を持っている。それから、中間子というのは、子、中間子はクオークから成り 立 っている。

クオークと反クオ ークという 2種類の粒子がクオ ークには色々な種類があるわけで、一般結合したものであるというふうに考えられてにクオーク族と呼ばれるいくつかのクオークいます。ただ、今までと違ったことは、いくが存在する。それから電子一一これは構造がらエネルギーを上げても、核子を一一陽子、ないと今のところは考えられていますーーと中性子を核子と 言 うんですが一一分解してクニュートリノの両者が存在する。電子に類す

オークを一個ずつ取り出すことはできないとるものは l個だけではなくて、それに似たしいう奇妙な 性質を持っているようです。このかも質量の高い不安定な電子のようなものがために、クオークは仮説上の存在に過ぎない、あります一一 ミューオンというのが代表的な

何も実際的な意味がないと考える人がもちろものです一一。そういうものを集めてレプト

ん初めはたくさんいたと思います。けれども、ン族というふうに分類されている。レプトン

現在ではおそらくそう信じている人はない、族とクオーク族とを一緒にして、基本粒子とI
I

呼んで、います。これが、本当に基本かどうかということは、それはまた問題でして、将来、；子粒予ピ ·~ t
.
rb
'
?

基本でなくなるかもしれないのですけれど

ふ与も、今のところは基本粒子と考える。私の考沿

えでは、おそらくこの基本粒子にはこの先そ

月
幸子の構造が見えてくるということは当分ないだ＼.−−」「電｝ ~..f 芯

ろうと考えております。ここに書きましたよ

殺
すτ
同
よ

うに（図 1参照）その基本粒子のレプトン ・ク
オークを一緒にして、 これらを第一世代の粒」d’、~子と呼んでいるんですが、電子とニュート リノ、この二つがレプトン族で、それから u、d

レ70ト
〉
技

2種類のクオ ークがあります。これは陽子と

↓
ク才ーク技

t宇 粒 子中性子に似たような意味での 2種類です。もう少し詳しく言いますと 、実はこの 2種類の
クオ ークにそれぞれ三つの色を持った違った

~I t
堂
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ゼ

状態があるということになっておりますが、

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ゼ

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ぃ ν
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（τντ

b （
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〉

＝可ヰ司宮｛記マ

それはここでは省略しておきます。ところが、実際はそれだけじゃなく 、第二世代として、
もう一つ、 これと同じようなグループがあるという事もわかっています。第一世代と第二

u d
.
)

図

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世代の違いはただ重さが違うというだけです。第二世代の sというのは St
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g
e
、cは

変わりませんが、 s
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r
a
n
g
eクオ ー ク と かCharmという言葉の頭文字をとったわけでcharmクオークは u、dクオークよりは大分

すが、質量が重い s、cクオークが存在する。

重い。何百倍、何千倍か重いということにな

それから μ ニュートリノ 叫 はあまりぬとっております。もちろんレプトンは、実際に12取り出して調べることができるんですが、 クと陽電子（反電子）をぶつけて実験することをオークの方はさっき 言いましたように一つ取目的にした加速器を建設中でありまして、 こ

り出して調べることはできない。けれども少れができれば 2、 3年は少なくとも世界をリなくとも間接的な（理論的な）根拠から、こうー ドするエネルギーになる、いや 1、 2年ぐいうものが存在し、 これらが集まっていろん

らいしかないかもしれませんが（爆笑）。そのな種類の中間子とか、いろんな新しい種類のエネルギーのところで、 tクオ ークが作られ陽子、中性子のようなものを作る一一これらればそれはやはり高エネルギー研の手柄といを一組にしてハドロンと名前をつけておりま

うことになるんですけれども 、理論屋は、いす一一。第二世代のクオ ークがあるというとったいこれがどれくらいの重さだということとは、新しい種類の中間子のようなものがた

は残念ながらだれも予言できないわけです。

くさんでてきたことから存在が確認され、わですから、やってみなければしょうがない。

かってきたわけです。

じゃ、さらに世代があるか、第四世代がある

それのみならず、第三世代もすでに知られか、 これはもちろんあるかもしれない。理論ています。実際 τというのは、 μ よりもさら屋は残念ながら何世代あるかということはぜに重くて μ粒子のような 性質を持っている。

んぜん予言できない。なぜそういう世代がで叫というのは、ニュートリノのような性質をきてくるかもわからない。なぜ違った質量を持った中性の非常に軽い粒子。t、bと書いたもっているか、その理由もわからない。残念のは、トップ、ボトムの頭文字で上と 下 といながら今の理論は非常に無力でありまして、う意味ですが、 bクオークは存在がわかってそういう予言はできないんですけれども、さいる。というのは、 これを含む新しい中間子

っき 言いましたように、これより百万倍の百が作られたからです。 tクオークはまだ実験万倍の高いエネルギーのところで通用する理

的には確証されていない。というのは、これ論ができると称しているわけです。ですから、は非常に重くて、現在の加速器では作りにく

すぐはそういう理論は現実には使えない。

い。新聞であるいは読まれたかもしれません

今度は素粒子聞にどういう力が働くかといが、今、筑波の高エネノレギー研究所で、電子うことですが、四つの力、四つの基本的な力

13があります。図 2に書いたヘ リウムの原子核

ら原子核と電子はそれぞれ電荷を持っていを見 ますと 、まわりに eと書いたのが電子で、て、その電荷によって作られる 力一一いわゆ

まん中に N と書いたのが原子核でその 中にる電磁気的な力一ーが働いて、そのために、

陽子 と中性子が 2個ずつはいっている。右側

電子と原子核が結合している。これが 2番目に書いたのは月のつもりなんですが、e、N との力です。 eN間の点線がおなじみの γ線で

月の聞に万有引力が働いています。これを G

すが、 これが電磁気的なカを媒介する。それと書いていますが、それが一つの力。それかからこの原子核をさらに拡大してみますと 、との中に陽子、あるいは中性子がはいってい〈ヘサウム）
事/
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る
。 二つずつある。その中をもう 一度見ますとクオ ークが 3個はいっている。これらクオ

、

一−

w
， 司、』司、
一
−
，，
，，・−
司、』、p

ークを結合している力というのは新しく仮定hされている強い力一一一これについては これからお話しますが一一一 と考えられる。これが、3番目の力です。それから、ここに π と書いたのは湯川 さんの 中間子のつもりですが、π（ レ 7 ·~ ン） e

メソン と呼ばれているもので、 これは実は、クオークと反クオークが結合してできてい
<
j
‑(?
;
r
;
‑
7
)

る。とれも同じ強い力で結合している。そして、 この二つの核子の聞を結びつける核力は何によるかというと 、実はこれは基本的な力とは全然違ったもので、実は基本的でない力、
つまり 、 この核子という分子のようなものがπメソンという原子のようなものをお互いにやりとりしてそのために生ずるカです。化学
図 2を勉強された方は、例えば水素結合というこ

14とを御存知かもしれませんが、二つの分子間が確認されたということになっています。

に水素原子をやりとりしてその結果として結四つの基本的カですが、 乙の四つの力は違合を生ずる 、それに似たような性質のものでった性質をもっていまして、図 3に書きましあるというのが現在の考え方です。ですから 、たように、よく知られている重力や電磁力は湯川 さんの中間子で媒介されるものは、残念

御承知のニュートンの法則、クーロンの法則、ながらもう根本的な力でなくて、実は二次的

すなわち、逆二乗の法則に従う。これらはニなカにすぎない。

ュートン、マックスウェルの方程式の中にで最後に 4番目のカですがこれはいわゆるベてくるカの法則です。一方、強い力、 クオ ーータ崩壊をひきおこす相互作用です。カと 言

ク同士をくっつける力は全然違った性質で、いますと 、何か 2粒子聞を引っぱるようなも距離によらない力、つまり引力であってしかのと考えますが、一般に相互作用は何か反応もいくら離れていても力の強さは変わらなを起こすために何かで媒介されるものです。

い。例えば、我々が地球の上に住んでいます

さっき 言 いました π メソンを交換すると核と、重力を受付ていますが、重力は高い所に力を生じる。同じ意味で、 W という仮説的な

登っても変わらないと 、我々は、普通の高さ

粒子 を媒介として電子と核子が相互作用する。核子が W を放出してそれが電子とニュ

チつヲ力 '
t
:<
r? 〈
キ
自
主f
下痢〉

ート リノになる。そういう過程がいわゆる β崩壊の過程であります。こういう中間の仮想

主力的な粒子を媒介として反応が起こるというの

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は最近の考え方でありまして、 実際さっき言常持 bいました CER
N研究所で数年前にこの W

3
量
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、b

~能によ E ゐ

君
主
、
、
。

渇 l叩（♂うが実際に作られ確認されたわ貯であります。
これは、ちょうど昔、湯川さんが仮定した π
メソンが実際に実験室で作られて、 πメソンの存在が確認されたと同じ意味で、W も存在

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マ
：，
，
：7；
，
：乙
，7
.
Z
:
. 乙／

w,
zホ・
ソ ン s 訪山中 1
笥予
図 3

15

の範囲では考える。実際は、遠くへ行けばだ

これで今知られている四つのカについてはんだん弱くなるわ けですザれど、もしこれが終わりですが、これまで述べましたように、いつまでたっても、本当に変わらないという

これらの四つの力が非常に違った性質を持っととになりますと 、 どんなに強い力で物を上ており、互いに何も関係がないように思われへ投げあげても絶対に地球外に逃げてしまう

る点が非常に何か不可解であります。けれどことはない。いつかはもとへもどって くるわ

も実はこれらが統ーできる。統一的に解釈でけです。それと同じような性質を強いカが持きるという可能性が十数年前から突然出て来っているために、クオ ーク二つをいくら離そました。その統一するという意味はこれからうとしても、いつかはもとへもどってしまう。

お話しますが、 一つは図 4に書きましたようそのためどうしても二つのクオ ークをひきはなゲージ場という概念であります。ゲージ場

なすことはできないと言うのが現在の理論の考えであります。それから W で媒介される
弱い力はこれまでのカとは違った性質を持っている。いわゆる湯川型という力で、 これは遠くまで届かない指数関数的に弱くなってし式投ーの理士会 （3コ句診町三毛ー〉
I） ケ 二 γ 鳴 町 花E念2）ケ二じ吟町号与カす

まうカです。ですから本当に非常に近い範囲

還を l亨 4草食 τ・・あき． ・主
虚 t"'11"のところでしか働かない力です。 Z粒子は W

宮、、と同じような性質を持っている粒子で、ただtιt

W は荷電があり Zは荷電がないという違い

3) 工主ルイー，工よ J サ笠宮町ですが、 これらはたとえて言えば弱い相互作

7;
1−守、 レ7ト
・γ 骨
しべ・，b

用の湯川中間子と考えてもよいと思います。

/QO

W.2（
拐
、、中向予）町レ ヘ

核力でなく弱い力、弱い相互作用を媒介するための粒子であります。

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0r

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OIf

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実 吃きれ a:r.~』ル千ー の 1..-'\-Iレ
7• ランクセ委（若乃 4 乏ー古事 :t?)

図 4

16

というのは簡単に言えば、例えばマクスウェた性質を持っている。では、それが何故であルの方程式に従うような場で逆二乗の法則にろうか？

従う力であり、しかも力の強さは、その粒子的な解釈が成り立たないわけです。ところがが持っている電荷に比例する。それから同じ幸いにして、最近その理由を説明する可能性

くゲージ場の例ですが、アインシュタインあが出て来た。そのために全部を統一して考え

るいはニュ ート ンの法則に基づく重力場で、る統一場の理論というものが非常に有力な有

これもやはり逆二乗の法則に従う。重力場の望な理論として考えられるようになったわけ

強さを決めるものは物質の質量あるいはアイです。

その理由が説明できなければ統一

ンシュタインの原理に従えば質量でなくてエでは、どういうふうに説明するかと言うと、ネルギーですけれども、とにかくエネルギー

これは量子力学、量子論を使わないと言えなが重力場を作る。そして、電荷について保存

いことなんですが、ことで非常に簡単に言い則があり、電荷の総量が変わることがないとますと、我々が考えている真空、世界はそのいうことが知られていると同様にエネルギー

真空の中に、いろんな我々の知っている物質についてもエネルギーの保存則があってエネがあるわけですが、そう簡単なものでなくて、ルギーの総量が変わることもない。こういう量子力学で言いますとこの真空というのは実特別の性質をもったカを簡単に言ってゲージは何もない空、本当の空ではなく、一種の媒場と言うのであります。ですからゲージ場と質のようなものである。固体のようなものでいうのはマクスウェルの理論を一般的に拡張ある。固体というのは、ご承知のようにそのした概念であると考えてよろしい。四つの力

中にたくさんの電子がはいっていたり原子がが全部そうであればそれは非常に理論としてはいっていたりするわけですけれども、例えはすっきりして、世界は非常に美しい世界でば透明体の中を光が通ったとしてもほとんどあるということが言えるんですけれども、実真空の場合と変わりない。少し違うのは、屈はさっき言いましたように、四つの力のうち折率があってその屈折率のために普通の媒質二つだけ、重力と電磁場は、こういう性質をと違うけれども、それ以外にはあまり違いが持っているけれども、残りの二つは全然違っ見えない。もちろん、非常に高いエネルギー

のもの、何か粒子を媒質中に送れば、その媒ふうな理論を作って、実際の弱い相互作用を質中にある原子の内部を破壊して、原子の中説明することが現在成功をおさめているわけの物質（電子）を飛び出させることができまです。実際に W ボソンというものもこのよす。低いエネルギーでは、例えば電磁波を送うにして出てくる新しい粒子でありまして、っても、普通の真空の状態とあまり変わらな

これは物性論の立場で言えば、プラズマのプい。それに似た意味で我々の知っている宇宙

ラズモンというのがありますが、それとほとの真空というのは、実は本当の真空でなく媒

んど同じような性質をもったものと考えてよ質であるというふうに考えられます。これは、ろしい。

詳しいことは言いませんが、相対論的量子力学の中から出てくる自然的な結論でありま

それから強い力というのは、いつまでたっす。そうしますと、媒質というのはいろんなても弱くならないから、完全に二つのクオー性質を持っていて、何もない真空と違うわけ

クを引きはなすことは永久にできないと言いですからいろんなことが起こってよろしい。

ましたが、では、そういうことが何故おきる

例えば、イオン化されたガスの中に正の荷電

かといいますと、これはやはり量子論的なゲ粒子を送ってみますと、そのまわりに負の電ージ場の理論から出てくるもので、 これも 十荷が（電子が）むらがってきて吸いよせられ、数年前に理論的に発見された現象でありまそして正の電荷を消すように働く。ですから、す。さっきの遮蔽現象とはちょうど逆の反遮正の電荷を中へ入れても、実はそのまわりに蔽の状態というようなもので、つまりある電負の電荷が誘導されて、遠くから見るとその荷のようなものをあるところにおくと 、その電荷が遮蔽されて見えなくなる。それに似たまわりに同じ電荷が誘起される。逆の電荷だ

ことが起こりうる。遠くへ行きますと電荷がったら、これを遮蔽して外から見ると中性に見えなくなるから、クーロン場でなくなって近くなるわけですが、逆の具合に誘起される。

いわゆる湯川型の力になる。それがさっき言そのために、遠くへ行って見れば見るほど、いました弱し h力が湯川型であるということの雪だるまのようにそのまわりにたくさん閉じ

根本的な原因であると解釈される。そういう電荷がたまってきて、遠くへ行付ば行くほど

18

外から見る電荷はだんだん大きくなる。したロン力といわれるものを非常に近い距離で見がって、 クーロン場の力に比べて反対にだん

れば、その電荷の量は実は今まで我々の知っだんだんだん遠くへ行くほど強くなりうる。

ている電荷よりは大きくなる。そういう可能

そのあり方は状況によってもちろん違うわけ

性が理論的に出てきます。したがって一般にですが、ちょうどいつまでたっても力が弱く

弱い力は近づきつづければ比較的強くなる。

ならないように見かけの電荷がふえている。

遠いところで強い力は、近くへ寄ればだんだ

そういう 性質を持ったゲージ場が強い力をつんと弱くなる。両方で歩み寄る可能性が出てかさどるゲージ場だと考えられる。

来た。そのために、うんと近い距離に持ってそれだけではなくて、強い力はだんだんときますと、今まで考えられた四つの力、いや電荷が遠くへ行けば大きくなるが逆に近距離

三つの力（重力は今別として）は、実はちょうに近づけばカは弱くなる、見かけの電荷みた

ど同じくらいの強さのものであって、閉じ逆

いなものが小さくなる。したがって遠い所で二乗の法則に従うものであるということが帰強いと思った力は近いところによってみると結されます。したがって非常に近いところでそう強くない。それから遠いととろで何もな

見れば、四つの力は実は同じ性質を持っていいと思っていた力でも非常に近い距離に行くるという可能性が生まれたわ砂です。

と（例えば弱い力のようなものでも）やはりク

量子力学によりますと、いわゆる不確定性ーロン場に近い形になる。それから、電磁場原理というものがありまして、非常に高いエのようなものはもともと強いカと比べて弱い

ネルギーで反応した時には非常に近い距離でんですけれども、この性質を調べてみると 、の様子がわかるというわけですから、非常に不完全な遮蔽ですから、ある程度電荷は遮蔽高いエネルギーで粒子の反応を見ればカの大されるけれども完全に遮蔽されない。ですか

統ーが成り立っているかということが検証さら、結局だんだんだんだん近い距離に持ってれるわけです。それでは、どれくらいのエネ

いくと、遮蔽する雲の中に芯があってだんだ

ルギーまで高いエネルギーで反応実験をした

ん芯が見えてくる。その芯の電荷がだんだんらその三つの力が同じ 性質を持っているとい

だんだん大きくなってくる。ですから、 クー

うことがわかるかと言いますと、これは残念19

ながらとてつもないエネルギーまであげなけ

エネルギーの大きさで、実験でやるためにはればならない。なぜかと言いますと、カの強百年またなければならない大きさです。それさがだんだん変わると言いましたけれども 、から、 もう 一つ先に行きますと 、それよりさ

その変わり方が非常にゆるやかで対数的なゆらに一万倍くらい高いところにプランク質量

るやかさを持っているからです。ですから非という 一つのエネルギ ースケーノレがありまし

常に高いエネルギーのレベルまでエネルギ ーて、これはプランクの定数とか重力の定数とをあげねばならぬという問題が生じます。

かいろんな定数を組み合わせて自然に出てく

今、我々が知っているクオ）クとかレプトる量であります。ここまでくると、重力も量

ンの質量とかエネルギ ーは、だいたい我々の子論的に考えなくてはならない。現在のとこ

矢口っている原子核の静止質量とか原子の静止

ろでは、これが終局的に最も大きな質量のス

質量の程度ですから、これはだいたい程度とケールである、エネルギーのスケールである

して lのオーダーのエネルギーとしましょと考えられています。いずれにしても 、二つう。それから、弱い力で生まれてくる 弱い中

完全に違ったスケ ールの質量がでてきます

間子 のようなものは、この lの程度のエネル

(1と 1
01
5
。
）

ギーに比べて大体 100倍ぐらい、あるいは千倍ぐらいのエネルギーのものであります。今CERNで作られている大加速器、あるいは将こんな問題がでてくるのは、理論屋が自分来アメリカでできるかもしれない大加速器とで作り上げたんだから、理論が悪いんだといいうものは、たかだかこの百倍とか千倍とかえばそうかも知れませんけれども、とにかくの程度のエネ lレギーしか到達できないわけでそういう問題が起きた。今、現在、いろんなす。ところが、前述の三つの力が同等になる

クオークの質量が違う。それから、 1
03辺りのようなエネルギーというのは、オーダーとしエネルギーでも新しいいろんな粒子があるかて1015程度の高いエネルギ ーでないとい付も知れませんが、 それらがどんなものである

ないのです。この 1と比べてですね。これがかということを、精密に予言することは残念

さっき言いました現在理論屋が議論しているながらできない。けれども前述のような荒っ20

ぽい議論をすると 、いろいろなエネルギーで漢という名前が付いていますけれども 、私にどんな事が起こりそうだということは理論屋

は砂漠が存在するとは実は信じ難いんです。

としては議論しやすい。どういう問題が、でけれどもそういう主張をする人が多い。で、は将来残るかと言いますと 、四つ位残ります

ともかくこんなに沢山違ったスケ ールの質（
図 5参照）。

量、エネルギーがなぜ出て来たかということはまずわからない。それから 2番目は、これ

末骨平；長の妻皮肉霊長
r｝
，
、＋
・
−1
I
) 大き a-6千て~I, の差，t 侍 tユ＠手打骨川立〕

ももうすでにお話しましたが、クオークとかレプトンとかの質量というのは非常に不規則であって規則性があるなどとはどうしても言？ズーフ. t.フ。トシのを雪骨平安2.i•J ‑t"j:

えないような状態であります。ですから、理I+｛
写 ロ ③ iす 3の引論的に、例えば水素原子のエネルギー準位が3)

をヵ坊の雪予言舎 1T作 れ き が ．

斗〉

斗フのちの紘一

ちゃんとパルマーの公式とか、あるいは、 シ
ユレーディンガーの方程式から出て来たのとは全然違って、今までのところ、こういう不規則性が、不規則な質量がなぜ出るかという

図 5ことについては根本的な理解は皆無でありま

第 1番目は、 さっき言いました大きなエネす。これが 2番目の問題。それから 3番目のルギーのスケ）ノレの差が出てしまう、 101s程

問題は、これはまあ実験に直接は関係ないか

度違うような二つのスケールが出て来てしまも知れませんが、理論としては無視出来ないった。もちろん、 その聞にまた、中間的なス問題として、重力場の量子論が作れるかどう

ケールが沢山あるかも知れない、私も実際はかということです。それ以外の三つの力につ

中間的スケールがあると思いますけれども、いては、量子論が、量子力学が作られており極端な理論屋は、このこつしかないと主張しまして、そ のためにいろんな予言とか計算がている。 lと 101sの中間のエネルギーの所は可能になったわげですが、重力場に関しては、何も新しい現象はない。大砂漠であると。砂今のところ、概念的にどうや って重力場の量2/

子力学を作 るかという以外に、実際にとにか方法が違って一一今までは少なくとも実験的

く何か計算を進めても答が無限大になってしな手がかりというのを絶えず注意して、実験まう。これは、朝永、シュインガーなどが始的な検証へ進む。それから、実験的に解 らな

めたいわゆるくりこみの原理を使っても救え

いものを何か理論的に解こうという考えで進ない困難であります。ですから、 これはどうんでいたんですが一一ここでお話するものはしても矛盾というか、今のところ解決がつか

一応実験と無関係に、ただ抽象的な原理といない。それから 4番目の問題は、さっき言いうのを設定して一一非常に美しい、あるいはました大統一 と言いましでも 、三つの力しか魅力のある抽象的な原理を設定して一一それ統一的にとらえていない。強い力、弱い力、が実際に自然界に何か役に立っか、実際に自電磁場これだけは、だいたい大統一の起こす然界にそれが適用されているかどうかというエネルギーの辺りでは閉じ性質をもっていることを調べる。ただ内部的な矛盾がないといので統一できるんですけれども 、重力場だ貯

うことだけを根拠にして、当面の実験的な事はまだ相当 性質が違っていて、それを残りの実 を説明するということを一応断念して議論三つと統一的に把握するにはどうしたらいいを進める。そういうことが過去 1
0年ほどだんかということはわからないというのがごく最だん始まっております。一つの原因は、 もち

近までの課題でありました。

ろん、 さっき言いましたように実験のエネル

現在でも 、 もちろん、 これらの問題は残っ

ギーがなかなか上がらないこと、実験しでもているのです。特に、 この 1と2はいまだになかなか解析が難しくて、理論と対決させる

解けない問題です。 けれども 、実は、 ごく最ことが技術上非常に難しいということなども

近、去年あたりから理論が非常に進歩しましいろいろあるんですけれども 、それと同時にて、 この残りの二つはあるいは解決が可能に

いろんな新しい原理を編み出したわ貯です。

なったんじゃないかという状態になってきま

その原理はもともとはちゃんと根拠があっした。ですから、 これから 、その話を最後にて、なんか実験的なヒン トから出発したわけ

お話しようと思います。

ですけれども 、その原理が−−EL作られた後は、今までの理論屋がやってきた詰め方と大分実験と対決するということを一応断念して、

22

それだけをただ追求するということになってうにいくら伸ばしても次から次へとクモは糸きました。それでは、この新しい抽象的な原を出しますから伸ばしても張力はいつまでも理は何かということを、 とこで 3種類全然違変わらないと考えていい。そういうものだとったものですが簡単にご紹介します。（図 6参考えれば、クオーク聞の結合は理解できる。

照）

もう少し根本的な立場から、 さっきの強い力

新 l,¥....才色象的苦原理
I)三〉がそういう性質を持つんだということまで現在わかっているわザですが、少なくともヒモI<αl1na.‑k/einの毛雪まおのモデルでも 一応強い力は計算できる 、理 解〈
、カ ル ず ーブテダ7)

できる。ですが、 実 はヒモの理論といいましu‑もの毛堂ミお

たのは、そういう初めの由来を一応忘れて、

(
s
h
・
i"
J〕

粒子が元でなくてヒモがもともとあらゆる粒3） 匙 対 件 、 性 （ $upersym 01e.try)
図 6子の元であるじそういう全然新しい仮定をもとに進める議論であります。
それから、第 3番目は、超対称性理論です。

一つは、カ ルザ ・クラインの理論で、これ

これは数学的に非常におもしろいんですけれは全然新しくはないんで、 実 はアインシュタ

ども、また一面、非常に説明が困難なので、インの相対論、重力場の理論が出た、 6
0年程

これはただ名前を書くだ付で内容の紹介はや

前すでにもう考えられた。カルザとクライン

めておきます。まあ、簡単に言 ってフェルミという人がその噴出した考え方であります。

統計に従う粒子とボーズ統計に従う粒子の統

それから 2番目のヒモの理論というのは、前一理論。つまり、基本粒子というのはフェルにクオ ーク聞の力は距離に依らない力であるミ型の粒子で、ボーズ型の粒子というのは四と言いましたがそれを説明するために考えだ

つの力を媒介する粒子ですが、それらを統一された。例えば普通のヒモだったら伸ばすとしようというたくらみでもって考えられたもだんだん張力が強くなるんでしょうけれどのでありますが、必ずしもこれは、現実にはも、特別のヒモの場合、例 えばクモの糸のよ

適用出来ないということになっております。

23

さてカノレザ ・クラインの理論というのは、 こ考えられたものであります。それでは、実際

れは説明をしませんでしたが、何かと言いまにはそれはどういう事を意味するのかと言いすと 、我々が住んでいる宇宙は我々の常識でますと …。図 7に示すように、例えばトンネ

は空間が 3次元、時間が 1次元で、 4次元で

ルがあり その中に新幹線が通っている。トンあるというのが、我々物理で、いつでも習うこ

ネルの方向は実際は l次元ですけれども 、ことでしょうけれども 、実はそうではなくてもれを想像をたくましくして、実は l次元ではっと高い次元の世界の中に入っているんだとなくて 4次元に拡がっていると考える、またいう考え方であります。とれはなんかとてつ

トンネルに垂直な方向は 2次元ですが非常にもないように思うんですけれども、ちゃんと大きな次元であると考える。この垂直な横の

それには理由がある。まあ二つ理由があるん

次元、 これは、非常にせまい。このような構ですが、一つは、電磁場を重力場のように造が実際の世界の構造だと考えるわけです。

アインシュタインがやったように、幾何学的な構造、曲率というものになぞらえて生ずる

k
o
.
l
t
t
2
4‑k
l
e
in の提言念と考える。曲率がある、空間が曲がっているから重力が生ずるように、空間が曲がっているから電磁場も生ずる。そういうことをやりたいから始めたことで、その曲がっているというのは、普通の空間で、曲がっているのでな
くて、余分の他の次元のところで曲がっている。そういう空間を考えたわけです。それから、いろんな粒子には質量があるわけですが、質量というのは、実は、何か高い次元での振←＋動数のようなもので、その意味で質量を幾何学的に理解する。それから電磁場を（ゲージ場を）幾何学的に理解する。この二つの動機から

図 7

24

この幅が非常にせまいので実際は身動きがークと反クオ｝クから成り立っておりその聞出来ない。だから、粒子が横方向へ動くことがヒモで結ぼれている。この糸が、ぐるぐるは考えられない。ですから実質的に見て世界と角運動量をもってまわるとすると、遠心力

は 4次元であるという考え方です。それに似とヒモの張力とが釣り合って適当なところでた現象として、例えばレーダーの導波管なんバランスをとる。そうしますと角運動量 と糸か考えたんですけれども 、 この中を電波を通の持っているエネルギ｝、その聞の関係が出す。この時に電波は、管の方向しかだいたいて来て、それを見ますと 、ちょうど中間子や進行できないんですけれども、もちろん波でそのいろんな励起状態のスペクトルがピタリ

すから、横方向にも振動がある。そのため管と実験と合うという機構であります。うまいから出てきた波の振動数は、縦方向の振動数説明であります。

の自乗と横方向の振動数の自乗の和の平方根

それから、陽子のようなものは、 3個のクになっているわけです。この横の振動数はゼオ）クがあり 、それらが三 つの同じようなヒロにはなり得ない。ですから、この電磁波はモで結ぼれている 。 こういうのが簡単に言っ

何か質量を持ったように振舞い、横方向の振てハドロンのヒモ模型である（図的。そのヒ動の振動数に相当するものは何か質量としてモというのは実は、数学的なヒモではなくて、考えられる。そういうような現象が電磁気を強い力の力線が、中を通っているんだという習った方には理解できるだろうと思います。

のがゲージ場的な考えでありますが、ここでそれと似たような事情で、実際の世界は、横ヒモの理論といいましたのは、そうい う立場

方向に余分の次元を持っていて、この次元がを忘れて、ヒモ 自身があらゆる物質の素材で実際の粒子の見掛け上の質量、つまり、我々あるという 立場であります。ヒモの理論の量の世界での質量を与えているんだと、それが子論を作ってみますと一一ヒそが、物質の素

カルザ ・クラインの考え方です。

材であって、粒子が物質の素材でないというそれから簡単に言ってヒモ模型は、はじめ立場で一 一いろんな角運動量 を持ったヒモのは、クオ）クの聞の力を理解しようとして考状態があるわけですが、その違った状態がえられたものでして、中間子（メソン）はクォ各々違った角運動量、スピンを持ち、違った

25

てyt千
葉
＂
￡
＇

て矛盾のない理論が作れるということが大分前に発見されました。ですから 、カルザ ・ク
ラインの理論と自然に結びつくわげです。そ交 二二3~－ク

れのみならず、26次元に行きますと 、この ヒモの振動数、いろんなモー ドの 中に、ちょう̲u.74"‑7

I 陽子"~

どスピン 2を持って質量がゼロという粒子が自然に出てくるということがわかっています。スピンが 2で質量がゼロの状態っていうのは、とりもなおさず重力の量子であります。

d.7,:,fァですから 、重力がその中に含まれるという可能性が急に 出てきたわけです。実は、 これだ
けではあらゆる粒子が出るはずがない。というのは、この中からフェルミ統計に従う粒子を作ることはとうてい不可能ですから、何か戸

フェルミ統計に従うスピンのようなものをこのヒモの上に乗せなくてはいけない。そのためには、超対称性という原理を使って、スピ
図 8ン（フェルミ粒子の自由度）をヒモの上に乗せ質量を持つ普通の素粒子として考えられるとるということが、必要になるわけです。で、いう立場であります。ですからヒモさえあれ

そういうものを入れますと 、さっき 2
6次元でばあらゆる粒子が現実に作れる。

初めて矛盾のない理論が作れるといいました

ただし， ヒモの量子論をやっていますと 、

けど、実はそうじゃなくて、今度は 1
0次元の普通の 4次元の世界でヒモが振動したんでは世界で矛盾のない理論が作れるということが矛盾のない理論が作れない。 2
6次元という架わかりました。

空の次元の中でヒモが運動している時に初めこれらは 1
0年以上前からわかっているこ26とでありますが、それだけではたいした説得きなくなるとか、あるいはいろんな不変性が力がないわけです。そこで最後にとの三つの壊れるとかが起こる。うまい具合に適当な組原理をうまい具合に組み合わせた非常にうまみ合わせをとると、そういう問題が全部消え

い組み合わせが、ある意味では偶然ですが、てしまう。その可能性で今のところ知られて

1
0年間少数の人がとにかくやっきになっているのは、たったーっか二つの特別な組み合

いろんな可能性を探した結果として突然出てわせしかないということがわかっています。

きた。それが、私の最後の話の内容です。

それがどういうものかと言いますと、一つこれはス ーパーストリングの理論と呼ばれの可能性は、 図 9に示すように ヒモは閉じたているものですが、これまで言いましたよう

ヒモであって、そして初めの世界は 2
6次元のに物質の素材は何かと言いますとこれはヒモ世界であったとします。この中にヒモが動いである。ヒモのいろんなモード、運動状態は、ている。この 26次元が、長い世界と短い世界

いろんなエネルギーを持ち、あるいはいろんに一応分かれる。なぜ分かれるかということ

な角運動量スピンを持つ。各々のそういう状については、残念ながらその説明はまだつい態が我々に知られているあらゆる基本粒子とていないんですけれど、例えばそうなったとそれからゲージ場の童子であるという考えでする。そうすると中間段階として、 26次元のす。ですから、重力場の重力子も入っている

世界は 1
0次元の大きな次元と 1
6次元の小さし、電磁場のいわゆるフォトン（光子）も入っ

い次元に分解される。ですから、その大きなている。それからレプトンやクオークはフェ世界の 10次元で見れば、 16次元の小さい次ルミ粒子として入っている。そういう粒子が元がその上にのっている。実は、さ っき 言い

全部出てくる。必要なものは全部そろっていましたように我々の 4次元の世界では多次元るというのがこの理論であります。ただし、の世界が実際見えないけれども、ただ我々のヒモの性質を勝手にしたんでは、やはりいろ世界の粒子が違った質量を持っているとか、んな矛盾が出る。例えば計算ができない。つ違った量子数をもっているという形で多次元

まり 、エネルギ一等を計算するとすべての量がわかると同じように、 10次元の世界で動いが発散してしまって無限大になって計算がでているヒモは、そのヒモの上に 1
6方向の小さ27！
：？交？ わなの理鈴 ／的咋
約＇￡の釆杭：γるζ）

まだこれでも 16、10次元の大きな次元ですけれども 、こ れは実際の次元ではな しユ。この

10次元が最後の段階でまた同じ様な現象を示して、四つの大きな次元と六つの小さい次

~ ·t

~

元に分かれる。そういう事を仮定する。そう
しますとカルザ ・クラインの考え方ですがヒ1
主γめ出せ耳トの ；
.
̲
kぇ
：

ぇ6

モは実は 6次元の方向に巻きつきながら 4次

中肉虐待の I
!
!
"
』
下
： 2
6
=/0伐） + 16｛，（｝
・

支？尋のぜ T：トι1

Jo＝与と大） + t ）・

元の方向に伸びているヒモと考えられます。
さて、こ れから出てくる御利益は何かといいますと 、我々の知っている基本粒子と考えられているクオ ーク、 レプ トン、あらゆる種類

↓
3
3

l
o勺

の粒子は、全部、こ ういうヒモの違った振動のモ ード であると考えてよろしい。それから 、

ザつのカピ苓ネ粒予 （'J‑;r‑？.し？斗司会、.
.trt骨格島 4
支色乙 ι
7義 ,
r
.
/
t
.ヨ
！

四つの力を媒介する粒子もヒモの違ったモードであると考えることができる。というのが、ごく最近にシュワルツとグロス、二つのグル

図 9ープがあり 、アメリカのカリフォルニア工科な自由度がのっていると仮定します。詳しい

大学の若い人と プリンストン大学の若い人でことはやめますけれども 、 このヒモの振動のすが、彼らが主導者となって最近に発展させ

波が右まわりに行く場合と左まわりに行く場た理論であります。ですから、私の今日の講合と一応区別する可能性がある。まあ非常に演の題目というのは、素粒子は粒子かという技巧をろうした考え方ですが、そういう波をんですけれども、こういう立場ですと 、素粒っくります。そうしますと 、すべての計算が子と いうのは実は粒子ではない。初めに粒子

矛盾なく、 重力場も含めて矛盾のない量子論があったんではなくて、初めにヒモがあって、ができる可能性がでてきました。

ヒモのいろんな運動状態が我々の世界では違28った粒子として見 えているということになりですザれども 、 しかし、今後どうなるかわかます。まだ これだけでは、現実の世界とは直らない。あるいは、そういうところまでいく

接結びつかない。というのは、ここで議論 しかもしれない。あるいは、 この理論もやはりているヒ モは以前に言ったプランク質量とかだんだん破綻が生じて、実際とは無関係の数

いうものすごい高いエネルギーの所でこうい学的なただ可能性だけの世界になってしまう

うことが起こっているんで、 ヒモの幅、カルかもしれない。

ザ ・クラインの理論のこの横の次元の大きさ

もしうまくいけば、ただ私がそう信じていというのは、だいたいプランクの長さ、これるとは言わないんですけれども 、 こういう理はさっき述べたかも知れませんが、 1
0
‑3
3c
m

論の急先鋒の人が主張していることは、 もしの大きさで、 とうてい実験にかかる大きさでこれが正しければ、これで物理学は終わりではない。付れども 、概念的には、 これで閉じある。終わりという意味は次のようなことでた理論を作っている。したがって、一応、重す。マクスウェルの方程式ができればもう電力場の量子論も含めて何でも説明ができる

磁気はこれで終わりである 、あとは方程式をと、彼らは主張しているわザです。残念なが解くだけだ。もちろん解くのはたいへんなこら、 さっき述べました二つの未解決の問題、とでありまして、いまだに皆一生懸命解こう

一つは、 このプランクの質量に比べて、 ものとして努力しているわけです。それから、こ

すごく小さな現在の我々の世界の質量のスケ

れは、パウリが言ったことですけれども 、パールが何故でてくるかということに満足な答

ウリは、 自分は物性論の創始者であると自認

えはまだでていないし、それから、 との世界している。なぜかといいますと 、物質が安定でいろんなクオーク 、 レプトンがあって、そだというのは、つまり国体が安定だというの

れらの質量が非常に不規則であるということ

は、パウリの原理に従って電子雲に安定性がの説明もまだ残念ながらついていない。残念あるからというわけです。ですから 、パウリながら、今、加速器を用いて研究している実は物性論の創始者であり、物性論は、パウリ験物理屋さんとは、ちゃんと話をして、 それ

以後はもう物理じゃない。なぜかというと 、でお互いに助け合うということはできないん

もうシュレディンガーの方程式とハミル トニ

29

アンがわかっているから、あとは解 くだけだ。

したが、ヒ モは結ぼれたりきれたりするのでもちろんそれで済むはずはないんで、 そうでしょうか。

なかったら、 今 までこんなにたくさん物理の南部そうです。さっき話しませんでした

先生が一生懸命固体論をっついているはずはが、実際そのとおりでして、 そのために、ヒないわ妙です。しかし、パウリは、ある意味

モの聞の相互作用が起 こる。それが非常に重では、 そういうことを言 っている。そうしま

大な問題なんでして、 さっき言わなかったの

すと 、 もし同じような意味で現在の状態を言は私が悪かったんですけれども 、実は初めにおうとすれば、 もし今のス ーパーストリング

このヒモの理論が出た動機は、ハドロン（中間の理論が成功すれば、素粒子論は、素粒子物

子とか核子）の間の反応は一一散乱だとか、そ理学は、 これでおしまいだと言ってもいいわ

ういうものは一 一どうして起こるかというこけです。あとは、 この複雑 な方程式を解くだとの説明のためなんです。つまり、メゾン一けだと。ですけれども 、私は実はそういうこ

つはヒモのようなものである。もう 一 つメゾとはおそらくないだろうと思います。ですか

ンがやってきて、 それとぶつかると 、 これがら、 まあ、皆さん、物理学をやられる方もこ

一時つながって、 それからまた切れて、分かれでがっかりはされないで、 これからもまだれる。それをメゾンの散乱と考えている。ヒ

素粒 子論に 大 いに将来があるというつもり

モの理論っていうのは、興味のあるいろんなで、勉強していただきたいと思います。これ

物理現象を説明する理論として役立つたわけ

で私の講演を終わります。

です。ですから、何か相互作用がなくちゃな（拍手）

らん。ヒモの理論に二つの種類があって、今のところ候補者が二つある。 一つは今のメゾンのように開いた ヒモである。それが切れた

武田

どうもありがとうございました。どり、つながったり 、 あるいは、 自分でつながなたか質問なさいますか。少し時間 をとってって輪になることも考えるわけですね。量子ございます。

力学で言えば、たえずそういうことが起こり

質問者①

さっきヒモの理論とか言われまうると考えられている。それから、 はじめっ

30

から 、閉じた ヒモだ貯をやっておる場合一一

質問者②

そういったヒモの議論というの

実は実際の世界と対応するためには、プリン

は、昔ギリシャ時代に原子論みたいな考えがストングループが作った閉じたヒモの理論とありましたが、そんなヒモの考え方もあった

いうのが有望なんで、そっちの方が、 もっとのですか。

興味があるんですけれども一 ーその時は、い南部

それは、おもしろい質問ですね。だ

つでも閉じたヒモで、 それが切れて、開くこ

れか御存知の方あったら教えて下さい。（笑）

とはない。二つのヒモがぶつかって、それが私の知っているのは、デモクリ トスの原子論

また一つの大きなヒモになる。輪になる。そ的な考えしかないです。その意味では、おそれがまた分かれる。そういうことは考えていらくなかったと思います。知りません。それるんです。そういうことを考えないと 、実際は、あるかもしれない。あるいはギリシャでに量子力学が使えない。

なくても 中国になんかあったかもしれない。

質問者② 開 い た ヒ モ と 閉 じ た ヒ モ と い

それから、 まあ、余談ですけれども 、いっ

うのは、数学的に言うと位相が違うわけです

たい 1次元のヒモがあるなら、なぜ今度は、ね。

2次元の膜のようなものがあって悪いかと 、

南部

そうです。

質問者②

そういう位相も 、物理と関係あるんですか。

だんだん高次元のものを考えてもいいという考えもあって。すでに考えている人 もたくさんいるんです砂れども 、そこまでいくと 、数そうです。構造が違うわけです。閉

学的に手におえなくなる。具合の悪いことがじたヒモでは、例えば、右まわりの波が存在

沢山でできて、 ヒモまでは、点の粒子からヒして、それが左まわりの波に変わることはな

モまでは、少なくとも拡張できるけども 、そい。開いたヒモですと 、波が端にあたってはれから先は、できない、おそらくできないだ

ねかえってくるので右まわりの波が左まわりろうと考えられています。

南部の波に変わるわけです。だから、左右両方が混ざってしまうわけですね。ま 、例えば、そういう違いが出てくる。

質問者③

ヒモの理論というのは、 ヒモそのものの研究はあるのですか。
南部

ヒモそのものは何かということです3
1か。それも当然出る質問です。それからまた、

その空間の 性質に依って、ヒモみたいになっ

将来そういうことを考える人が出てくると思

たんだと考えてもいいかもしれません。そういます。これは過去の例ですが、例えば、ハすると、それはやってみなければわからない

ドロンの中を通っているヒモというのは、実ですが、今までうまくいっていた困難が、まは、数学的なヒモでなくて、幅のあるヒモで、た現われるんではないかという可能性があ

それはただ強い力の力線が通っているもの

る。それからもう一つは、 もっと抽象的な数だ。物性論をやっている方は、 ご存知かと思学的な立場として、 ヒモをも っと拡張されたいますが、超電導体の中に磁場をかけると 、概念から理解するのが妥当じゃないかと思いいわゆる 、アプリコソフの磁東というのが出ます。それから、もう 一つの考え方は、ヒモる場合があります。超電導体と電磁場とは、というのはただ便宜的に導入されたもので、

例えば、水 と油のようなもので混じらないわ

我々が求めているのは、それから出てくる現

けです。ですから 、分かれてしまう。ですか

在の世界の結果であって、 ヒモというのは途ら、普通の場合ですと 、極があればそこから中の仮定として導入された概念であるかもし

磁場が拡がるわけですけれども、そういう風

れない。ここで、ちょっと余談ですけど、冗に超電導体の中を磁場が通るわけにいかな

談みたいなことを言いますが、これはゲルマ

い。いわゆるマイスナ）効果というのがありンがクオ ークの論文を書いた時にその脚注とまして、そのために、磁場を通そうとすると 、してたしか書いたと思うんですけれども、シ層が分かれてしまって、ただ細い管の中を磁カゴ大学に実験屋で有名なテレグディとい東が通っている 、つまり 、外から、超電導体

う、ハンガリヤ出身の先生がおりました。で、が何か圧力を加えて磁束をしぽってしまう。

そのテレグディ夫人っていうのは、非常に料今のこの強い力を作っているヒモのようなも理の得意な方です。その奥さんから習った話のは、そういうものであると考えられるわけ

らしいんですけれども 、キジの肉を料理するです。ですから、 それを、そのまま使えば、と、それは非常に油が少ないんですね。だか

2
6次元か 10次元の世界で、何か新しいやっら、なかなかうまく料理できない。そのためぱりゲージ場みたいなものがあって、それがに、まず、子牛のキレを持ってきて、キジの32

肉の聞にはさんで、サンドウィッチのようにも、今最後に話されたととは、重力の量子化する。そうしてそれを料理すると、油がうつということの内容と思ってよいのですか。

ってキジの肉がうまくできるけれども、でき南部

それはですね、まだ重力の量子論がたあとは、子牛の肉は捨ててしまう。そうす

完全に解決しているといっているわけじゃな

ると、香りがキジにうつる。ですから、ゲルいんでして、ここで言っているのは、ただ平マンが言っているのは、とれはクオークに関たんな空間の近くでの重力場については、として言ったんだろうと思うんですけれども、にかく量子論ができたかもしれないというこ

便宜上ある概念を持ってきて、そのエッセンとです。つまり、摂動論で計算できるようなスだ貯をとって、 そして元のからは忘れてし重力の量子論はできたということです。ただまう、そういう可能性も考えられる。ですか

し、もっと深遠な問題で、曲がった空間の量

ら、ヒモというのは、その時持ってきたキジ子論、それから、もっと深刻な問題として宇の…… キジじゃなくて、子牛のようなもので、宙の量子論はどういうものであるか、宇宙のそこから出て来たこの結論だけをとってき波動関数は何であるか、そういう問題がありて、それを採用する。そういう可能性も考えます。それから、宇宙が一つだけならば、宇られないこともない。では、一体、その最後宙に対して実験することはできないわけでの理論というのが、エッセンスだりをとった

す。我々はその中の一部ですから、いわゆる理論というのが、どういうものになるかとい観測の理論とは何を意味するか、沢山宇宙をうことは、まだわかっていませんけれども、持ってきて、それをいちいち実験してみて、そういう可能性もあるかもしれないと思いま

それで確率を決めることは原理的に難しいわす。

けですね。ですから、そういう問題をどうし四つの力が統ーできる可能性がょうかということは、依然として残るわけであると言われましたけれども、最初の部分です。そういう意味で、量子力学の解釈とかあ

重力の量子論がまだできていないとも言われ

るいは重力の量子論のそもそもの解釈は何でました。四つの力を統一する理論には、重力あるかというのは、依然として解けない。だの量子論がなくてもできるんですか。それとから物理学が終わったとは言えないと思いま

質問者④

33

す
。

できます。ここで質量がゼロというのはプラ

質問者⑤

ヒモの運動状態というのは、無ンク質量のスケ ールでもってゼロであるとい限にあるわけです貯れども 、それでは、我々うことで、 このクォ｝クは重くてこちらは軽は、無限個の粒子を見ることになるわ妙です

いなんでいうのは全部無視してしまって、皆カ〉。

ゼロと考えてやる。細かい、小さいスケーノレ

南部

それは非常にいい質問ですね。これでの質量の差を出すことは、今のところまだも話をしなかったんですけれども 、今、 ヒモ

どうしていいかはっきりわかっていないけれを考えますと 、ハドロンの物理を習った方はども 、少なくとも、非常に軽い、質量がゼロ御存知だと思いますが、 とにかくたくさん励と考えてもいいような粒子がいくつあるかと起状態があって、エネ／レギーがいくらでも上いうことは、その曲がった空間の トポロジー

がっていく。スピンを大きくすれば、それにを決めると決まってきます。それのみならず、伴って固有状態のエネルギーは際限なくよが世代がいくつもあるといいましたが、何世代っていくわけです。それと同じ事情で、今のあるかということも、多次元空間の トポロジ

ヒモの理論を解きますと 、重い状態はいくらーを決めると決まってしまうというととがわ

でも出てくる。ただし、単位は実はプランク

かっています。これは暫定的な結果ですけれ

質量の単位なんで、す。ですから、今、 ここでども 、世代の数は、この理論によりますと、考えている我々の基本粒子とかゲ｝ジ場とい大体 4の倍数であるということがわかってい

うのは、そ の中で質量がゼロの粒子の分だけます。これが確定的でないというのは、いろをとっている。それ以外にものすごい重いもんな解のとり方があって、その中に数学者、のが無限に続いているけど、 それは、今のと物理屋が知っている多様体の性質を持つ解のころ観測にかからないと 、そ ういう考え方で例がいくつかあるんですが、 それに対してはす。ちょうど質量がゼロになる状態というも世代の数は 4の倍数であるということは言えのは、ト ポロジーとかなんかの議論をします

るということなんです。もしこれが本当だ、とと、何個生ずるか、どういう性質を持つかとすれば、 それは一つの予言になるわけで、少いうことが、実際に計算をしないで、議論がなくとも 4世代はある。あるいは 8世代かも34

知れないし、 20世代かも知れない。もし世代

しい実験が出てきて、その時にクォ）クの構が 4でなくて、 5であったり、あるいは 3で造が見えてくるかどうか、そういう問題がああって、しかもそういう解はこの理論から出るわけですね。で、もしクオークの構造が見てこないとすれば、この理論はダメになるし、えるというようになったらば、もちろん、こもし 4であったとすれば、ある意味では、こういう理論はダメになることは確かですね。

れは、この理論の支持になると考えてもいい

それを実験的に、チェックする方法自体が非と思います。しかし、これは、現在知られて常に難しいわザですけれども、クオ ークに構いる解に対しては、世代の数は 4の倍数であ造をどうや って見るか ということは、まあ、るけれども 、他の例がないとはまだ断言でき分析が非常に難しい。それから、もう 一つのない状態です。

立場としては、構造がそういう、次のエネル

武田 何かご質問ございますか。

ギ｝のレベルじゃなくて、本当にプランクの質問者⑥

えー と、あのクオークをさらに質量までいって初めて出るんだと、そういう構成する粒子みたいな理論が、マオン、リソ

考え方もある。そうしますと、まあ、もちろとかいう形で出て来ているんですが、ああいん直接にチェックの方法つてのは、この理論

うものと、いまのヒモの関係は……。

と同じように難しくなる。ですから、ある意

南部

これは、今のところ相容れないですね。そういう立場とは全然相容れない。それは、全然違った立場の考えと思います。
質問者⑥で、そっちの方の理論は、今の味では、たとえばヒモが何でできているかという問題と似てくるかもしれないですね。
武田

何か最後の質問ございませんか。

質問者⑦

さっき、現在の実験室ではでき理論と比べて、可能 性は低いとお考えですか。

ないので、宇宙を実験室にするとおっしゃい

南部 ただね、もちろんその、その次のレました付れども、その話は具体的にどういうベルがどこででるかの問題でして、それは、ことですか。

もちろん実験的には、もっと興味のある問題

南部 宇宙実験室ですか。これも、まあ、でしてね。例えば、次の世代の一一世代って今、お話しなかったんですけれども、それはいうんですか一一加速器のエネルギーで、新間接実験です。今のところ、本当に直接実験

35

による 、
何か間接的な証拠じゃなくてですね、

年齢は、まあ 1
0
9
か1
0
10
年ですか、せいぜいそ理論の検証方法が、私の知っている限り 、はれくらいですから、それと比べては、もう話っきりしたものは二つある。それは、 もう御にならない長寿命なんですが、実験的にそれ存知と思いますが、一つは、陽子、プロトンを検証することはできる。つまり 1
0
3
0
個のプ

が崩壊するかどうかを見ることです。これは、ロトンを集めてくれば、 1年の内に一つは崩

さっきの大統一の理論をみますと 、 クオ ーク

壊するわけです。ですから、非常に大きな何とかレプ トンとか、はじめは一見違った性質

千トンというタンクの中に水を入れて、そののものは、実は同じものになってしまうわけ中でたまたまプロトンが一つ壊れれば、それですね。原理的には区別がつかない。そうすが壊れて例えば πメソンとか電子とかが出ると 、初めクオ ークと思っていたものが実は、て、必ず電子は出さなくちゃいかんわけです

レプトンに変わるかもしれない。ということが、 それでちょうど初めのエネルギーに相当

は、我々を作っている物質が実は、いつの聞するような、エネルギーを持った反応が起こにかなくなってしまって、残るものは、電子

れば、それは陽子崩壊の一つの証拠として考とニュ ー トリノだけになると 、そ ういう世界

えることができる。ただ、他にいろんな、 そになるかも知れない。それは前から、例えば、れにまぎらわしい現象が沢山ありまして、例

この東北大におられた吉村さんが、始められ

えば宇宙線が降ってきて、ニュ ー トリノがやた理論ですが、大統一の理論の一部として、ってきて、それに似たような反応をタンクのなされたものですが、それを、今、各国でそ中で起こすと、それを区別するのが非常に難の検証をやろうとして努力が続いておりま

しいのが一番の問題ですけれども 、世界中です。その decayは、あまり早く終わってしま

そういう実験が各所でやられております。日

ったんでは、と うてい我々は存在しないわけ

本では例えば、神岡鉱山で、東大の小柴教授ですから問題にならんですが、理論で言いまがやっておられるプロトン実験で、これが非すとなるべく長く寿命を持たせたい。大統一

常に有望視されているんですけれども 、残念の理論つてのを使いますと、大体 1
0
30
年以上

ながらプロ トンが崩壊したという確証はまだくらいの寿命になる。ご存知のように宇宙のない。それが一つ。もし、プロトンの崩壊が

36

確認されれば、これは大統一の理論を、裏付ないでも 、実は必然的にゲージ場の理論からける非常に強い証拠になる。したがってそう

出てくるということがわかってきました。ですれば、 その次の理論の段階であるスーパー

すから、マグネティックモノポールの理論を、

ス トリングにも 、非常に間接的にではあるか

例 えば、 きらってでもですね、ゲージ場の理もしれない砂れども、サポートになるわけで論を仮定すれば、いやでもおうでも 、そういす。それから 、 もう 一つの実験的な方法というものが存在しなくちゃならんことになりま

うのは、いわゆる単磁極、モノポールを見つす。で、 しかも 、その理論から出てくる磁荷けるということです。これは、 これも御承知

は、非常に大きい質量を持ったもので、 さっ

かもしれませんが、モノポールというのは、

きの大統一理論に出てくる質量と同程度の質単位磁荷を持つ粒子です。電子とか、普通の量を持っている重い粒子だ、ということになり

粒子は皆、電荷を持っているわ貯ですが、磁ます。そういうものはいまだに、見つかって荷というのは、 この世には存在しない。つまいない。これを普通のものの重さに比べてみり磁石の北極、南極はあります貯れども 、いますと 、磁荷というのは、 l個の素粒子でだ

つでも対をなして現われて、北極だけが取りいたいバクテリアの重さぐらいですね、生物出せるというような例 はないわけです。です

体の。それくらいの重さを持っているわけでけれども 、そういうものを、 もしあると仮定す。それを検証する方法というのは、原理的すれば、マクスウェルの方程式は磁荷と電荷には非常に簡単で、導体のループがある。そについて、電場と磁場について対称性があるの中を通れば、普通のファラデーの法則によから、非常にきれいな理論であると、これはって、その中に電流を誘起するわけで、すぐディラックが、1
9
30年頃ですか、ですから 60

わかるわ付です。数年前にスタンフォ ー ドの

年ちかくも前に提唱したもので、ディラック

カプレラという人が、そういう実験をして、はその時、 こんなにきれいな理論を自然が採たまたま、ーっそういうものが通ったと 、輪用しないはずはないと 、そう断言したんですの中を通ったという報告をして、大さわぎ、けれども、大統一の理論ができますと 、ディ大センセーションを巻き起こしたことがある

ラックのように頭からそういうものを仮定しんですけれども、それから、カプレラは、そ37の装置を改良して、ず、っと実験を続け、 それ

ば、大統一理論、こういう理論の確認になる。

からシカゴ大学でも 、それをもっと改良した、

残念ながら、今のところ 二つしか、私は直接もっと大きな装置を作って、実験をしてますの方法は知らないんですが。二っとも 、 まだけど、残念ながら、 その第一回以後は、何に実験的には確認の域には到っていない， といもそういう証拠がない。宇宙の中にモノポー

う状態であります。

ルが、 l個存在して、たまたま 、それがカプ

武田

残念です砂れども、質問の時間を打レラの装置の中を通ったとすればいいわけでち切らせていただきます。それで、、最後に、すけれども（笑） 、今のところ 、残念ながら、

仁科記念財団の常務理事をなさっている玉木

モノポールの存在は実験的には確認されてい先生から閉会の辞をお願いします。

ない。もし、そ れが確認されれば、それはさ

玉木ありがとうございました。私は現在っき言いましたように大統一理論、ゲージ場

こういう種類の話はまるで縁が遠くなっておの理論の必然的結果として出るわ貯ですか

りますが、お話のなかに出てきた磁気モノポ

ら、 これは非常に意味がある。これは、ちょールの話とかクライン ・カルーザの話、そううど、例えて言えば、アインシュタインの方いう話はず、いぶん古くからの話です。ボーア

程式を作った時に、 ま、あれは、ニュ ート ン

さんのととろで仁科先生が勉強しておられたの方程式の拡張だったんですが、ブラック ・

時にすでにボーアさんが書かれた「相補性原ホールの解つてのが、その帰結として生まれ理Jの論文の 一番おわりのところでクライたわけですがね、 シュワルツシルドの解つてン ・カルーザの話にふれてあります。そんなのが。これは、アインシュタインの方程式をわけで、今日のお話は、大体 こんなような話仮定すれば、 どうしても受け入れなくちゃなじゃないかなということは、わか ったようならない解である。幸いにして、ブラックホー

気もしたんです。たいへん抽象的な話ではあルが、完全に確認されたかどうかは知りませるけれども 、数学的な理論を十分にきわめるんが、最近はどっかに存在するということはと直観的なイメージを作ることができるよう人が信じ始めているわけです。で、それと 同になる 、そんなふうに私は感じます。

じように、たまたま 、モノポ｝ノレが見つかれ

クラインさんは、仁科さんと一緒に仕事を38

したかたで、前に日本に来られたことがあり

それもまにあわなくて、コンビュ ータをつかます。仁科先生が亡くなられてから後の事でって、何か出す。結果は出るが実際なにをやすが、そのとき話をされたのは、「物理学におっているかよくわからない。そういうようなりる大きな数と小さな数」とかいう題で、講演ことにならないようにしたい。みなさん、その前に、早目に講義室に来られてあらかじめういう点でお互いに大いにディスカッション

黒板に書いておくところは、 193
7年のボーアで助けあっていきたいと思います。

さんの講演と同じ流儀でした。その黒板に式

仁科記念財団のことは、 もうはじめに久保を書くのを手伝わされたのを、おぽえておりさんがお話しになったので、私はこれで終らます。

せていただきます。

南部さんのお話をうかがって、たいへん抽

ありがとうございました。

象的な話でも 、それを聞いたものに直観的に武田わかるようにもっていく話しぶりに感心いたします。

しました。数学をつかって一一このごろは、（拍手）

もう 一度、南部先生に拍手をお願い仁科記念財団

出版物リスト1. 朝永振一郎 ： 「原子論の発展J中学 ・高校の理科教員のための講演(
NKZ.No.1;1
96
2年，抜刷再版 1
9
8
0年
）

2
. 青野雄一郎 ：「太陽と電離層」中学 ・高校の理科教員のための講演(
NKZ.No.2;1
9
6
3年
）

3.朝永振一郎 ： f
放射能の話j(NKZ.No.3;1
9
6
3年
）
4.菅

義夫 ：「電子冷凍の理論と応用 J(NKZ.No.4;1
9
6
4年
）

5
. 小田

稔 ：「字宙の考古学J(NKZ.No
.5;1
9
6
4年
）

6
. 鳩山

道夫 ： 「エレクトロニクス時代とトラ ンジスタ j(NKZ.No.6;1
9
6
5年
）

7
. 湯川 秀樹 ： 「仁科先生と朝永さんと私J
朝永振一郎 ： f
量子電気力学の発展」(NKZ.No.7;1
9
6
6年，抜刷再版 1
9
8
0年）

8.ウェルナー ・ハイゼ ンペルク ： 「現代科学にお 砂る抽象化J
平 田 森 三 ： 「割れ目の話」（NKZ.No.8;1
9
6
8年
）
9
. 後 藤 英 一 ： 「電子計算機の得手と不得手J(
1
9
6
9年）
1
0.湯川 秀樹 ： 「物理学者群像」
湯川 秀樹 ・朝永振一郎 ：対談 (
1
9
7
2年
）
1
1
. 小田

稔 ：「
X 線星とブラックホールJ(
1
9
7
7年
）

1
2.朝永振一郎 ： f
字宙観の変遷J(
1
98
0年
）
1
3.J
.Schwinger：TwoShakerso
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9
8
0年
）

1
4
. 戸田盛和：「自然現象と非線形数理」
朝永振一郎 ： 「仁科先生と私」 (
1
9
8
1年
）
1
5.長谷川博一 ： 「字宙鹿と惑星の誕生」（ 1
9
8
2年
）
1
6
. 中 嶋 貞 雄 ： 「極低温の世界J
朝永振一郎 ： 「原子核物理の思い出 J(
1
9
8
2年
）

1
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. 本庶

佑 ：「
動く遺伝子J(
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2.FreemanJ.Dyson： OriginsofL
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2
5.西川 哲治 ： 「紫粒子の素粒子 クオーク をさぐる」（ 1986年）