質問: クォークと反クォークからなり、湯川秀樹が理論的に存在を予言し、ノーベル物理学賞受賞にいたった粒子は何?
回答: 中間子

タイトル: 中間子
しかしながら、これはクォーク2個と反クォーク2個からなる一つのハドロンではなく、二つのメソンからなる分子状態と考えられている。同機構は2007年11月9日にも、クォーク4個からできた新中間子「Z(4430)」を発見したと発表している。中間子は、湯川秀樹によって理論的に予言され、これが彼のノーベル物理学賞の受賞理由となった。

タイトル: 湯川秀樹
ボーアは湯川に、ハイゼンベルクは朝永にこのことを告げている。以上の理由で、湯川の、強い力を生み出す中間子論は素粒子論の扉を開いたと、当時評価された。湯川は、強い力の中間子論でノーベル賞をもらったが、これに驚き、自身のこれ以後の仕事を、場の量子論で自ら見出した問題の解決に力を注いだ。しかし、この研究は成功しなかった。ミンコフスキー空間上での閉局面での確率振幅を定義すると、因果律が破れると言う問題を湯川は提起し、この問題に生涯をかけた(この問題を湯川の丸○と言う。湯川がこの問題を提起後、ディラックも同じ問題を提起している)。朝永の寄与はあったが、この問題はいまだに解決されていないと超対称性を世界で最初に提起した宮沢弘成は主張している。物理学は湯川の基本問題を回避して、現象論に走ったと。湯川以前は一定時間で確率振幅は定義されていた。

タイトル: 湯川秀樹
4つの力(重力、電磁力、強い力、弱い力)(基本相互作用)のうちの強い力をどのように定式化すればよいか、当時問題になり、いろいろな試みがなされたが、成功しなかった。湯川は、電子の200倍の質量を持つ中間子を、力の媒介粒子(ボーズ粒子)と仮定して、核力である強い力を導くことに成功した。さらに、強い力からフェルミの弱い力を導いた。中間子論は、弱い力、強い力、両方を含む理論として、当時は最も基本的な場の理論であるとみなされた。また、力を粒子が媒介することをも明瞭に示し、場を生み出す粒子という考えを定着させた。ただし、電子が強い力を伝えるという考えをハイゼンベルクが湯川以前に提示している。しかし、電子は以前から存在が知られ、理論としても失敗だったので、場を担う粒子という考えは、確立されていなかった。ハイゼンベルクやボーアは、観察されていない素粒子で場を説明する湯川に否定的であった。

タイトル: 弱超電荷
標準模型では U(1) のアノマリーが、クォークとレプトンで相殺されている。 アノマリーの相殺のためにクォークとレプトンは同じ世代数が必要である。 これは標準模型の枠内では全くの偶然であり、理論がより大きな対称性に埋め込まれている可能性を示唆しており、大統一理論の根拠の1つとなっている。

タイトル: 熱的残存粒子
このように初期宇宙において熱的に生成されたニュートリノは現在の宇宙でも宇宙ニュートリノ背景として存在し続けていると考えられており、間接的な証拠はあるものの、その数密度は一世代あたり112個/cmと小さく、またエネルギーが小さいため、2016年現在それを実験的に検出することはできていない。あるいは、熱的残存粒子は暗黒物質を生成するシナリオのひとつとして有力視されている。特に相互作用断面積や質量として電弱相互作用から予想される値を仮定するとき、冷たい残存粒子シナリオはその粒子の現在の量として暗黒物質の存在量を再現するため、この種の粒子(WIMPとして知られる)は特に有力な暗黒物質の候補となっている。

タイトル: スピントロニクス
スピントロニクスは、半導体素子中でのスピンに依存した電子輸送現象が1980年代に発見されたことに端を発している。これには、ジョンソンとシルスビー(1985年)による強磁性金属から通常の金属へのスピン偏極電子注入の観測、およびアルベール・フェールら (1988) とペーター・グリューンベルクら(1988年)による巨大磁気抵抗の発見がある。スピントロニクスの起源は、さらに1970年代のメサルベイとテドロウによって先駆的に行われた強磁性体/超伝導体のトンネル効果の実験、およびジュリエーレによる磁気トンネル接合の初期の実験にまでさかのぼることができる。半導体のスピントロニクスへの利用は、ダッタとダース(1990年)による電界効果スピントランジスタの理論的な提唱が起源である。2012年、IBMの科学者は1ナノ秒以上持続する同期した電子の永久スピン旋回を作り出した。

タイトル: インバー
 この弱い熱膨張は、インバーの正体積の強い磁気歪みに原因しており、インバー効果を示すと言われる他の材料(Fe72Pt28、Pd3Fe...)でも見られる。1920年12月10日、ギヨームは、鉄・ニッケル合金の研究でノーベル物理学賞を受賞した。

タイトル: クォークモデル
カラーの概念は1973年にウィリアム・バーディーン、ハラルト・フリッチおよびマレー・ゲルマンによって共同で書かれた論文によって明確に確立された。クォーク間に働く力は強い力で、量子色力学によれば、色荷がグルーオンを介してやりとりされるメカニズムである。

タイトル: 前期量子論
プランクに続き、アインシュタインが量子化の概念を光に拡張し、光電効果を説明するために光量子仮説を提唱した。光量子仮説に従えば振動数 ν の光は電磁波(波動)であると同時に E = hν というエネルギーを持つ粒子として振る舞う。この考え方は放射場のエネルギー変化を不連続としたプランクの概念を他の系に拡張するものであり、プランクの理論に味方するものであるにも拘わらずプランク自身は難色を示した。原子の構造から元素の周期律と化学結合を説明しようというJ. J. トムソンがその原子模型で目指した目標を、アーネスト・ラザフォードの原子模型を下敷きに、作用量子と呼ばれるものを導入する事で達成しようという企てから生まれたニールス・ボーアの原子構造論は、それまで輻射や光の量子条件に係る理論でしかなかった量子論に、原子の構造を記述する理論という新たな一面を与えた。

タイトル: 超対称性粒子
現在の宇宙ではこのような粒子は観測されていない為、少なくとも低エネルギーでは超対称性は破れており、超対称性の破れによって粒子とその超対称パートナーの質量が異なっていると考えられている。実験での直接探索ではLEPやTevatron, 2008年からはCERNの加速器LHCでも行われているがこれまでのところ兆候は見つかっていない。CERNが掲載した最新の論文(2021)では、「超対称性粒子が、いかなる条件でも全く観察されなかった」ことを改めて報告した。少なくとも、13TeVのエネルギーで探索できる領域までにはSUSY粒子が存在しないことが示唆された。仮にヒッグス粒子の超対称パートナーである「ヒグシーノ」が暗黒物質である場合、LHCの探索実験の死角に入りやすいとしている。

タイトル: ハドロン物理学
ハドロン物理学(ハドロンぶつりがく、Hadron physics)は、原子核を構成するバリオンやバリオン間の力を媒介するメソンといったハドロンの性質を、素粒子物理学の立場から強い相互作用を説明する量子色力学(QCD)を用いた解析により、クォークの多体系として解明しようとする物理学の一分野である。研究対象とする物質の種類から一般に原子核物理学の一分野と位置づけられるが、理論的手法は素粒子物理学の基礎となる場の量子論に基づいており、言わばこれらの横断的研究領域である。

タイトル: 量子力学
この予想に基づいて1887年にハインリヒ・ヘルツが電磁波の実証実験に成功し、無線の発明の基礎を与えた。さらに、この実験の中で後の量子力学の端緒のひとつとなった光電効果を発見した。光電効果はその後フィリップ・レーナルトらによって実験的研究が進められた。1905年にアルベルト・アインシュタインは、プランクの用いた量子化の概念を用いて、電磁波に粒子としての性質があること(光量子仮説)を発表した。1923年にアーサー・コンプトンが電子によるX線の散乱においてコンプトン効果を発見したことで有力な証拠を得た(詳細は光量子仮説の項を参照)。1924年にルイ・ド・ブロイは、アインシュタインが1905年に発表した光量子仮説に基いて、光が粒子のように振る舞うように、物質も波のように振る舞うという仮説を立て、粒子の運動量と物質波の波長を結びつけた。

タイトル: 銀ナノ粒子
銀ナノ粒子(ぎんナノりゅうし、英語: Silver nanoparticles)は、通常粒径1-100 nmの銀のナノ粒子である。ナノ銀、ナノ純銀などとよばれることもある。しばしば「銀」と表現されるが、比表面積が大きいため、大部分が酸化銀で構成されるものもある。その用途に応じて様々な構造のナノ粒子を容易に作製できる。その構造としては球形が一般的だが、ひし形や薄いシート構造もよく見られる。表面積が極端に大きいため多くの配位子がナノ粒子に配位することができる。医療への応用可能な銀ナノ粒子の特性については、その潜在的な効果や毒性、コストを評価するため、実験室レベルで研究がなされている。光学的・電気的・熱的特性を有し、これらを生かしたさまざまな工業製品が研究開発され実用化されている。

タイトル: キップ・ソーン
彼は最終的に、物体が全方向に圧縮された場合にのみ、重力がすべての内圧に打ち勝つことができることを発見した。この実現を表現するために、ソーンは、設計されたフープの臨界円周を周囲に配置して回転状態にすることができれば、爆発している星がブラックホールに変わるというフープ仮説を提案した。つまり、円周のフープを囲む質量Mの物体があれば、その周りに円周のフープを配置することができる。天体物理学と理論物理学の両方の分野に跨がる道具として、Thorneと彼の学生たちは、ブラックホールの理論に「膜パラダイム」と呼ばれる珍しいアプローチを開発し、ブラックホールがいくつかのクェーサーや活動的な銀河核に電力を供給する「ブランフォード・ズナエック」のメカニズムを明らかにしてきた。Thorneはブラックホールのエントロピーの量子統計力学的起源を研究してきた。

タイトル: フーコーの振り子
つまり、ばねとターンテーブルのなす角度は、フーコーの振り子における実験地点の緯度に相当する。オランダの物理学者、ヘイケ・カメルリング・オネスはヘリウムの液化や超伝導の発見など低温物理学の分野に業績があり、1913年にはノーベル物理学賞を受賞した人物である。オネスは、フローニンゲン大学で1879年に博士号を取得したが、博士論文のタイトルは「蘭: Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde(地球の自転の新たな証拠)」で、フーコーの振り子の現象の一般化(レオン・フーコーが示した地球の自転による振り子の振動面の回転は特殊な振り子であること)を示した研究であった。オネスにフーコーの振り子の研究を勧めたのはグスタフ・キルヒホフであった。キルヒホフはフーコーの振り子について、数学モデルと実験結果が示す差異に不満を持っていた。

タイトル: 量子色力学
この相互作用はカラーチャージ間の距離が小さくなる(交換される運動量が高くなる)と弱くなるという、漸近的自由性を示す。逆に距離が大きくなると相互作用が強まり一定の力に近づく。この結果クォークを単体で取り出すことはできない。これは、現実に観測されるハドロンの状態は「白色」に限られるという、クォークの閉じ込め現象を説明する。「白色」状態を作るには、三原色を持つクォークと「補色」となるカラーチャージをもつ反粒子とでペアを作る(メソン)か、3つのクォークについて3つの三原色を重ねて「白色」となるようにトリオを作る(バリオン)かが考えられる。SU(3) の表現論の言葉で言えば、に現れる 1 がそれぞれメソンとバリオンに対応している。グルーオンのみからも「白色」の状態を作ることができる。そのような粒子はグルーボールと呼ばれる。最も簡単なグルーボールをSU(3) の表現論の言葉で言えば、

タイトル: リュウ・シャム
シャムは密度汎関数理論(DFT)に関する研究で著名であり、ウォルター・コーンと共にDFTのコーン-シャム方程式を考案した。コーン-シャム法は材料科学において広く使われている。コーンは1998年にコーン-シャム方程式とDFTに関連したその他の業績によってノーベル化学賞を授与された。シャムのその他の研究には、凝縮系物理学、量子情報処理のための半導体ナノ構造中の電子磁気モーメント(英語版)の光学制御がある。

タイトル: 常温核融合
この発表においてフライシュマンとポンズは、重水を満たした試験管(ガラス容器)に、パラジウムとプラチナの電極を入れ暫らく放置、電流を流したところ、電解熱以上の発熱(電極の金属が一部溶解したとも伝えられた)が得られ、核融合の際に生じたと思われるトリチウム、中性子、ガンマ線を検出したとしている。前年に、絶対零度に近い低温でしか起きないとされていた超伝導が、それまでの理論の予言からは説明のつかない高温で起こるという高温超伝導現象が発見されて世界的なブームが起きていたことや、フライシュマンがイギリスの電気化学の大家であったことから、従来の物理理論以外での新しい現象が発見されたのではないかとみなされた。この現象はマスメディア主導で広がったため、簡易かつ安価な実用エネルギー源への期待が民間で高まった。フライシュマンとポンズの共同著作文献を紹介しておく。

タイトル: 香取秀俊
光格子を開発し、超精密な原子時計を作った。

タイトル: 中性子の発見
当時のラザフォードが述べたように「我々は原子核には正電荷を帯びた物体だけでなく電子も含まれていると信じる強い理由がある・・・」、すなわち、ベータ線が原子核から放出された電子であることが知られていた。その講演において、新たな粒子の存在を推測した。アルファ粒子は非常に安定していることが知られており、核内でその同一性を保持すると考えられた。アルファ粒子は4つの陽子と2つの密接に結合した電子で構成され+2の電荷と質量4になると推定された。1919年の論文において、ラザフォードは3つの陽子と密接に結合した電子で構成されると解釈されるX++と書かれる質量3の新たな二重荷電粒子の明白な発見を報告した。この結果は2つの新たな粒子が存在する可能性が高いことをラザフォードに示唆した。2つのうち1つは電子が密接に結合した陽子で、もう1つは密接に結合する電子である。

タイトル: ジョン・パデュー (物理学者)
パデューはこの理論を2000年6月に行われた量子化学国際会議(英語版)(ICQC)のDFT2000シンポジウムで初めて提示し、自身がヤコブの階段と呼ぶ一連の5世代の汎関数について説明した。パデューのヤコブの梯子スキームは他のDFT研究者らによって取り上げられている。DFTはテンプル大学でもDFTの研究を続けている。現在の研究の関心は、より良いmeta-GGAの構築、強い相関やファンデルワールス相互作用の改善された記述などにある。

タイトル: モルプランク定数
アボガドロ定数は、原子・分子のミクロな世界とダイヤモンド・水滴などのマクロな世界を結びつける物理定数である。それに対してプランク定数は、ミクロな世界をつかさどる量子論を特徴付ける物理定数である。量子論は、マックス・プランクが「物体が電磁波を放出・吸収するとき、物体に出入りするエネルギーは電磁波の波長に反比例する」という仮定を置いて、黒体の熱放射のスペクトルを説明する理論式を導いた1900年に始まった。反比例の比例係数を光速で割ったものが、プランク定数である。当時、黒体の熱放射のスペクトルについて、次の2つの法則が知られていた。プランクは、この2つの比例定数の実験値と光速から、彼の理論式に含まれるプランク定数(記号 h)とボルツマン定数(記号 k)を、それぞれ h = 6.55×10 J·s および k = 1.346×10 J/K と定めた。

タイトル: 太陽エネルギー粒子線
太陽エネルギー粒子線(たいようエネルギーりゅうしせん)とは太陽活動により宇宙空間に放出される荷電粒子のこと。地球近傍では、数KeV/n〜数百MeV/nのエネルギーに達するものが観測されている。太陽フレアによって発生される高エネルギー荷電粒子や太陽風と呼ばれる陽子や電子、アルファ粒子が主成分であるが、まれに重イオンも組成する。磁気嵐等を引き起こし、通信障害・電波障害の原因となる。

タイトル: ノーベル賞を巡る論争
1915年の新聞に、トーマス・エジソンとニコラ・テスラの両方にノーベル物理学賞が授与されることになったという噂(11月6日付けのロンドンからのロイターの報告による)が掲載された。11月15日のストックホルムのロイター通信の報道がなされる前に、多くの報道されていたが、その年の物理学賞は「X線による結晶構造解析に関する研究」によりヘンリー・ブラッグとローレンス・ブラッグに授与されている。受賞者はテスラとエジソンであったがテスラもしくはエジソン(あるいは両方)が受賞を辞退したためノーベル委員会が受賞者を変更したという根拠のない噂も当時あった。ノーベル財団は、「その人が受賞を辞退するという意図を知らされたためにノーベル賞を与えられないという噂はばかげている」と噂についてコメントすることを拒絶した。さらに、ノーベル賞受賞者が発表された後にのみ受賞を辞退することができると述べている。

タイトル: 素粒子
素粒子(そりゅうし、(英: elementary particle)とは、物質を構成する最小の単位のことである。基本粒子とほぼ同義語である。

タイトル: 中性子の発見
20世紀が始まるころ、原子の存在に関する活発な議論はいまだ解決に至っていなかった。エルンスト・マッハやヴィルヘルム・オストヴァルトなどの哲学者は、原子が実在することを否定し、これを都合の良い数学的構造とみなしていたが、アルノルト・ゾンマーフェルトやルートヴィッヒ・ボルツマンなどの科学者は物理理論には原子の存在が必要であると考えていた。放射能は1896年にフランスの科学者アンリ・ベクレルにより燐光材料の研究中に発見された。アーネスト・ラザフォードは放射能を通常の物体や気体を透過または移動する能力によって3種類、アルファ、ベータ、ガンマに区別した。これらの放射線はすぐに既知の粒子で同定された。

タイトル: 亜原子粒子
亜原子粒子(あげんしりゅうし)とは、物理学や化学において原子よりも小さい粒子である。亜原子粒子は核子や原子などを構成する。