「ヒッグスとダークマター」
神戸大学
物理学専攻・粒子物理研究室
准教授 身内賢太朗
2012年8月6日
公開講義
内容
粒子物理?
ヒッグス
ダークマター
ヒッグス
暗黒物質
はじめまして
中学・高校 武蔵高校(~1993)
物理の実験おもしれー
ファインマンっておっさんおもしれー
東大
物理学科・大学院(~2002)
やっぱ、実験はおもしれー
京大
ダークマターさがそ。
宇宙線研究室 助教(~2011)
とにかく、実験おもしれー
神戸大
ダークマター、つかまんねー!
粒子物理研究室(2011~)
まだまだ、実験おもしれー
ダークマターそろそろ
来い。
本日の目標
物理 でなくてもいいや、
サイエンスが面白い気分にして帰ること。
「お勉強」は高校の先生にお任せします。
注意
ノートはとらず、sit back & relax!
か
か
で
好きすか?
物が何からできていて
どんな法則があるか
「ヒッグスとダークマター」
神戸大学
物理学専攻・粒子物理研究室
准教授 身内賢太朗
2012年8月6日
公開講義
何すか?
守備範囲は50桁!
銀河団
暗黒物質
(未発見)
10-24m以下
銀河
1024m
太陽系
物理
クオーク
10-18m以下
陽子・中性子
(2種類)10-16m
1020m
1012m
地球惑星科学
メダル
10-1m
生物
化学
地球
原子
107m
10-10m
原子核(112種類)
陽子79個+中性子120個
10-14m
original idea:
powers of ten
守備範囲は50桁!
銀河団
暗黒物質
(未発見)
10-24m以下
1020m
1024m
物理
クオーク
10-18m以下
銀河
太陽系
1012m
「物理」で分かったこと。
50桁!! にわたる現象を20個弱の粒子で説明
メダル
10-1m
陽子・中性子
(2種類)10-16m
一番大きな「銀河団」は
一番小さな「暗黒物質」がつなぎとめている
原子
原子核(112種類)
10-14m
10-10m
地球
107m
現在の物理「標準理論」
陽子、中性子、電子、光子などは知られていた。
1970年代 コレクションのひな壇完成
2012年 コンプリート?
1974
1976
1977
1979
1983
1995
2000
質量を与える粒子
ヒッグス
「コンプ後」の物理:「標準理論」を超えて
ニュートリノ質量
重力波
ダークエネルギー
ダークマター
ヒッグスの性質解明
暗黒エネルギー
「すばる」
ニュートリノ
「T2K」
http://legacy.kek.jp/ja/activity/ipns/T2K.html
http://www.naoj.org/j_index.html
重力波「かぐら」
http://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/
HIGGS
HIGGS
2012年7月4日
ヒッグスらしき粒子を発見!
詳しくは、宣伝のあとで。
http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-epp/Higgs2012/
気を取り直して、HIGGS
質量を与える粒子
質量?
ma=F
ものを動きにくくする「能力」
質量がなかったら?
すべての粒子は光速で動く
実際は違っている。
何かによって動きを妨げられている。
動きを妨げる「何か」
ヒッグス機構(1960年代) :
動きを妨げる「何か」を生み出す機構
「何か」は真空に埋まっている
「何か」は真空からたたき出すことができる
「何か」はヒッグス粒子と呼ばれるようになった。
「何か」を求める挑戦が始まった。
ヒッグス
HIGGS QUEST(LHC実験)
ヨーロッパCERN研究所
陽子を光速の99.999997%
まで加速して衝突
⇒真空からヒッグスをたたき出す
アトラス実験(神戸大学も貢献)
1992年
1994年
1997年
2008年
計画書完成
日本グループ結成
測定器製造開始
測定器完成
そして、2012年7月4日 日本時間16時~
CERNからのインターネット中継
新粒子発見!
HIGGSに残された謎
物質粒子との結合が未確認
(発見と言いきれていない理由)
粒子の種類によって、質量が違う理由は?
「コンプ後」の物理:「標準理論」を超えて
ニュートリノ質量
重力波
ダークエネルギー
ダークマター
ヒッグスの性質解明
暗黒エネルギー
「すばる」
ニュートリノ
「T2K」
http://legacy.kek.jp/ja/activity/ipns/T2K.html
http://www.naoj.org/j_index.html
重力波「かぐら」
http://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/
ダークマター
ダークマター研究の歴史
銀河の回転曲線(1930~)
Annu. Rev. Astron. Astrophys. 29(1991)409
回転速度
観測値
ダークマターで説明でき
る分
光っている物質で説明で
きる分
銀河中心からの距離
光っている物質のみでは、外周部の速度が説明
できない。
⇒ ダークマター???
暗黒物質研究
遠方銀河の重力レンズ効果(1990~)
銀河団の衝突(2007)
ピンク:通常の物質
青:暗黒物質
暗黒物質で空間
がゆがんでいる。
宇宙マイクロ波(2002~)
暗黒物質がないと
ムラムラが説明できない。
NASA WMAP TEAM
暗黒物質
わかっていること
質量をもつ物質
宇宙の約1/4を占める
運動の速度
わからないこと
何だかわからん。
質量
「物」との反応の仕方
これをなんとか調べたい。
暗黒物質
直接探索実験
「物」に暗黒物質が「当たる」
捉え方:
①温度が上がる
②電気が生じる
③光が生じる
「検出器」というものです。
暗黒物質探索
宇宙から降り注ぐ「余計なもの」避ける。
⇒ 地下で実験する。
世界の地下活動
DAMA/LIBRA
250kgのNaI検出器
BELLI@
TAUP07
XMASSとNEWAGE
日本代表
日経新聞
(2010年2月14日)
XMASS(神戸大学も貢献)
800kg(世界最大)の液体キセノン
642本の光センサー
神岡地下で試験観測中
神岡
神戸
XMASSくみ上げ
NEWAGE(神戸大学・オレ・が中心)
暗黒物質検出の決定的証拠を目指す!
「方向性」の重要性
NEWAGE:詳しく
京大で開発した「μPIC」検出器
30cm角検出器で地下実験中
CF4 ガス
ガス部
μPIC
検出器
NEWAGE-0.3a
復習
物理
守備範囲は50桁
クリア後が本番
HIGGS
発見、性質解明に
暗黒物質
挑戦中
ありがとうございました。
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ヒッグスとダークマター - 神戸大学 大学院理学研究科 物理学専攻 粒子