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第46号 発見物語(2)発見は対立から

ノーベル物理学賞「小林・益川理論」

米国に端を発した金融危機が世界を蹂躙(じゅうりん)する中、2008年秋、日本の碩学(せきがく)四人がノーベル賞を受賞した。

物理学賞に南部陽一郎博士、小林誠博士、益川(ますかわ)敏英博士、化学賞に下村脩(おさむ)博士だ。


彼らの突出した業績は、どうやって生まれたのだろうか。「小林・益川理論」で見てみよう。

この理論で未知のクォーク(物質の最小構成単位の一つ)の存在を予言した小林・益川氏。

彼らの素晴らしき二人三脚は、実は「対立」から来るものであった。


二人ともが無名の大学助手だった1972年5月、その研究は始まった。当時、宇宙の大きなナゾの一つであった「CP対称性の破れ」を理由づけるために、彼らは物質の根源であるクォークの在り方を考え始めたのだ。

当時知られていたクォークは3種類。しかし、それでは「CP対称性の破れ」が説明できない。では、クォークがどうであれば、自然と「CP対称性の破れ」が起こるのか。(これがいわゆる、自律的対称性の破れ。南部陽一郎博士が提唱した)

見つかっていたクォークは質量が軽いアップクォークとダウンクォーク、それに結構重いストレンジクォーク。

軽い2つが第一世代、重いヤツは第二世代と呼ばれる。益川氏は考えた。世代毎にクォークは2つペアであるハズだから、きっと4つめのクォークがある。重めの第二世代のクォークが、もう一つあるはずだ。

そう当たりをつけた益川氏は、必死で新理論を考えた。それは当時の最先端の研究であり、その理論(クォークが4つだから『4元モデル』)の完成を、世界中の天才科学者たちが競っていた。

みんなの最先端、に答えはなかった

しかし残念ながら、そこには答えはなかった。

理論の骨格となるコンセプトを考え、数式に落とし、計算をし、そこで出てきた数値を実験で確かめる。理論通りの数値が観測されれば、理論の勝ち。されなければ負けである。

益川氏が考えた理論に対し、「秀才」で実験の上手な小林氏が軽々と論破する。

「それじゃ、うまく行かないよ」


たまたま大学の組合活動に忙しかった益川氏は、午前と夜だけの研究活動。彼が毎夜、新しいモデルを作り、それを日中、小林氏が実験でつぶして否定する。

「これじゃ、ダメだよ」

それは一ヶ月の間、毎日続いた。


そして遂に益川氏はある日、風呂上がりに、閃く。

「4つじゃない、6つなんだ」

「クォークが6つならうまく行く。クォークはきっと、第三世代まであるんだ」

彼は早速、それを6元モデルとしてまとめ、小林氏と二人で理論へと昇華させた。

大学(と組合活動)が夏休み中の、2ヶ月間の早業だった。


多くの研究者が暗黙のうちに前提としていた4元モデルに答えはなかった。みんなの常識に、真実は覆い隠されていたのだ。

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