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2011年9月24日 (土)

ニュートリノは光より早い!相対性理論を覆す測定結果!実証されれば大発見!

名古屋大学理学研究科が素粒子ニュートリノのスピードが光より早いという測定結果を発表しました。アインシュタインの相対性理論によれば光よりも早いものはこの宇宙に存在しないと言う相対性理論があまりにも有名で、実際その理論に基づいていろいろな研究の応用や人工衛星の時間調整(高速で地球の回りまわると時計が遅れるためこの理論にもとづき時間を補正しているのです)などに使われていたりするなど正しく理論が成り立つことが認められているのです。この相対性理論はアインシュタインが1905年に発表した時間と空間の関係を示す理論で、その方程式から「物体の速度は光速を超えられない」「運動する物体では時間がゆっくり進む」などが結論として導かれていて、物理学や工業の基本理論となっています。

一方、今回の発見の測定結果に使われたニュートリノは、物質の基本粒子の一つですが観測が難しく、基本的な性質に未解明なところが多いのです。ニュートリノのタイプには「電子型」「ミュー型」、「タウ型」の3種類があるのですが、それが発見されたのは1950年代のことです。当初は素粒子物理学の「標準理論」で質量は0で、光速で飛来するとされていました。90年代後半には、日本の観測装置「スーパーカミオカンデ」の実験で質量を持つことが判明したのです。しかし相対性理論では質量のあるものは光の速度を越せないとされているのです。光は粒子と波の両方の性質を持つが、粒子としてみた場合の質量は0と言う事です。

つまり物質を構成する最小単位の素粒子「ニュートリノ」が光よりも早く動くとすれば、光速を超えるものがないことを柱とするアインシュタインの相対性理論と矛盾する結果が出て来たのです。もしこれが正しければ、今までの現代物理学の常識を覆すとんでもない大発見になるわけで、発表する側も今回の観測結果に戸惑いを隠せないでいる感じです。当然ですよね。絶対的な理論であった相対性理論の前提が崩れることになるのですから、発表も慎重にならざるを得ないことは容易に想像できることであり、グループの研究者らは「安易に結論付けられないとして世界の研究機関での検証を呼びかけているほどです。

グループは欧州合同原子核研究所の加速器で人工的に作ったニュートリノを、同研究所から発射し、730km離れたイタリアのグランサッソ地下研究所で捉える実験を3年間で1万6000回繰り返して分析したものです。その結果、ニュートリノは秒速30万kmの光よりも1億分の6秒早く両研究所間を進んだというものです。グループは当初、何か「間違いがあるのではないか」と結果の検証を繰り返したそうですが、誤りは見つからなかったと言います。

グループに参加する中村准教授や小松准教授は「科学界にとって衝撃的な結果であり、なぜこのような結果になったのか、理論的な説明がつかない。他の機関で、今回の観測結果が正しいのかどうか、精査してほしい」と話しておるように、当事者本人達も今回の結果について困惑気味なのです。しかし相対性理論が絶対な理論ではなく、これで宇宙の出来事を全て矛盾なく説明できるのかと言えばまだ出来ていないし、アインシュタイン自身も相対性理論を含めた大統一理論というものがあるはずだと考えている以上、こう言う研究は重要なことです。「今後さらに実験データを慎重に検証することが必要だが、もしこの結果が正しいとするならタイムマシンで過去に戻れることになる」と東大素粒子物理学国際センターの山下准教授は話しています。

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