ミューオンを観測することは不死の兆しを体験すること

2021年5月18日午前7時

宇宙をできるだけ正確にモデル化しようとすることは、最も厳格な無神論者でさえ永遠であると認める唯一のものを理解しようとすることです。

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誰もがパラダイムシフトを起こしたいと願っているのではないでしょうか？ mRNAでもレゴでもなくても、少なくとも地球上での唯一のチャンスで、ミームを実現したいと願っているのです。

4月7日、7カ国から200人以上の物理学者がZoom会議に集まり、爆発を伴わない一種の性別お披露目パーティーが開かれた時の興奮を想像してみてください。明らかにされるのは赤ちゃんの性別ではなく、素粒子物理学の運命でした。

世界中の人々が疫学研究に1年以上を費やしている間、この物理学者チームは3年間をかけて「ミューオンg-2実験」と呼ばれる実験のためのデータ収集に費やしてきた。これは、イリノイ州バタビアにある物理学・加速器研究所フェルミ国立加速器研究所を拠点とし、米国エネルギー省の監督下にある、非常に期待されているプロジェクトだ。物理学者たちは、重要な変数が隠されたまま、半ば暗闇の中で研究を進めてきた。結局のところ、もし「エウレカ」を強く求めるなら、データの収集を助けたくなるかもしれない。そして今、光明が見えてきたのだ。

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの物理学者レベッカ・チズレット氏はサイエンティフィック・アメリカン誌に対し、「結果は何も分かりませんでした。興奮すると同時に、緊張しました」と語った。

ユーレカ。

この実験は、ミューオンが生成する内部磁場の強さを、極めて精密な測定によって決定することを目的としていました。ミューオンは電子に似ていますが、質量は電子の200倍で極めて不安定であり、寿命は2.2マイクロ秒です。ミューオンは宇宙線が地球の大気中の粒子と衝突することで生じる間接的な産物であり、常に私たちの周囲に降り注いでいます。しかし、フェルミ国立加速器研究所の加速器は独自の磁場を発生させています。

多くの素粒子は磁石のように振舞い、いわゆる標準モデルはそれらの磁力の強さを非常に正確に予測しています。このモデルを検証するため、研究チームは磁場の中で揺れ動くミューオンを観察し、その揺れが理論予測から逸脱するかどうかを計測しました。そして実際に、そのずれは観測されました。ガリレオが言ったであろう言葉は「Eppur si deviare（揺らめくものよ、揺らめくものよ）」です。

研究者たちは、Physical Review Letters誌で、理論値からわずか0.0000002%しか離れていないというこの微小な偏差が非常に重要であると報告しました。フェルミ国立加速器研究所はプレスリリースで、この発見は素粒子の挙動に関する基本モデルの見直しを迫る可能性があるとさえ示唆しました。

「ミューオンが標準モデルの計算から逸脱しているという強力な証拠は、刺激的な新しい物理学の兆しとなるかもしれません。ミューオンは亜原子の世界への窓として機能し、未発見の粒子や力と相互作用している可能性があります」とプレスリリースには記されています。ピサにあるイタリア国立原子核物理学研究所の物理学者、グラツィアーノ・ヴェナンゾーニ氏は、この発見を「私たちだけでなく、世界の物理学界全体が待ち望んでいた、驚くべき結果です」と評しました。

既知の宇宙は、束の間、ミューオンに襲われたかに見えた。しかし、わずか12日後、別のイタリア人物理学者がその至福に水を差した。量子力学と一般相対性理論の融合を目指すループ量子重力理論の創始者であり、 5月に英語で出版された『ヘルゴラント：量子革命を理解する』の著者でもあるカルロ・ロヴェッリは、ガーディアン紙にこう記した。「物理学者は自分たちを過激派だと考えるのが大好きだ」

ロヴェッリ氏は、こうした自己認識は、特に人類の理解の限界で名を馳せる物理学者の間では、理解できるものだと続けた。しかし、この認識は研究室が研究結果を誇大宣伝することにも繋がる。同氏は、当初は画期的と思われたものの、誇大宣伝に及ばなかった超対称性における「発見」と目された例を挙げた。ロヴェッリ氏は特に、フェルミ国立加速器研究所のプレスリリースに登場した「ヒント」という言葉に注目した。「同僚が、新しい超対称性粒子が『ほぼ発見された』という『ヒント』について語らなかった時代は覚えていない」。おそらく、この「ほぼ」や「ヒント」は、フェルミ国立加速器研究所の0.0000002%とは異なり、統計的に有意ではない値であることが多いのだろう。

1807年、ウィリアム・ワーズワースはロマン派詩に捧げる頌歌を出版しました。それは、1964年のクォークの発見が素粒子物理学に与えた画期的な進歩に匹敵するものでした。「幼少期の思い出に見る不滅の予感」は、詩人が自然から感情的に切り離された様子、幼少期の記憶の中で自然を再発見した至福の瞬間、そして地球はいずれ滅びるとしても、今この瞬間に感じる不死の予感こそが悲しみの支えとなるという、ほろ苦い決意を綴っています。

草の輝き、花の栄光の 時代を取り戻すことは誰にもできないが、
私たちは悲しまず、むしろ
残されたものの中に強さを見出す。かつて 存在した者には必ずある
根源的な共感の中に、人間の苦しみから 湧き上がる慰めの思いの中に、死を見つめる信仰の中に…

1990年代にイギリスの哲学者ジョナサン・ベイトが先駆者となった、エコ批評と呼ばれる興味深い文学アプローチは、この頌歌のようなロマン派詩が、死にゆく地球を私たちが救わなければならない、あるいは悲しみ、そしてもしかしたら愛を込めて、死を許すべきものとして捉える方法を示唆すると主張している。しかし、ワーズワースのこの詩は、人類と青い惑星の運命だけを扱っているのではない。その主題は、暗示、つまりミューオンg-2プロジェクトの物理学者たちが「ヒント」と呼ぶものでもある。

実は、それらは同じもの、つまり不死を暗示しています。

物理学の中心的な主張は、宇宙の構成要素は、たとえそれを数える人間と、私たちが住む惑星がすべて死に絶えたとしても、あるいは死に絶えたとしても、存続するというものだ。不死の宇宙を覗き込むということは、ワーズワースが好んだラッパズイセンやクルミ林のような華やかなものを見ようとするのではなく、極寒の空間、ブラックホール、理論上の素粒子の分数電荷を覗き込むことだ。これらの存在は当然血流を持たないが、DNAも持たない。パンデミックがどれほど猛威を振るっても、影響を受けず、炭素の配当や破壊の影響を受けない。彼らは生きていないので、死ぬこともない。宇宙を可能な限り正確にモデル化することは、最も厳格な無神論者でさえ永遠であると認める唯一のものを見ようとする、つまり、実験室で不死の暗示を実現しようとすることだ。

私たちの足元にある生命の世界に戻りましょう。ロヴェッリが、エウレカ（発見）に貪欲な人々の潜在的な妄想に警鐘を鳴らすのはもっともです。しかし、同じく過激な傾向を持つ物理学者として、彼は彼らの野心、つまり「自然の基本法則について予期せぬ何かを学びたい」という意欲に共感も示しています。最新著書で量子力学をほとんどサイケデリックな体験と表現したロヴェッリにとって、真に過激な発見とは、物理学における既存の三つの枠組み、すなわち量子論、素粒子物理学の標準モデル、そして一般相対性理論の枠を越える現象の観測を伴うものです。これらの枠組みのいずれかを破壊することによってのみ、科学者が得る不滅の地位、アインシュタインやハイゼンベルクのような栄光を得ることができるのです。

しかし、ロヴェッリがそうであったように、フェルミ国立加速器研究所がミューオンの磁性に関する研究でそうしてきたように、見つめ続けることは、ヒントを掴むことでもある。ヒントを追うことでもある。その意味では、物理学者の仕事と詩人の仕事は同じだ。そしてもしワーズワースが正しければ、不滅性は、なんとそのヒントの中に見出されるのだ。それは、私たちの周りで死にゆくものすべてにもかかわらず、私たちが愛する何かが不滅であるかもしれない、世界の残りの部分が消え去った後も、ちらつき、輝き、揺らめき続けるかもしれないという、自然そのものによる驚くべき命題の中に見出されるのだ。

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