ひねり技で探る極微の世界 世界初の衝突型スピン加速器の誕生

Presentation on theme: "ひねり技で探る極微の世界 世界初の衝突型スピン加速器の誕生"— Presentation transcript:

1 ひねり技で探る極微の世界 世界初の衝突型スピン加速器の誕生
ひねり技で探る極微の世界 世界初の衝突型スピン加速器の誕生 えんよ　ひでと 延與　秀人 理化学研究所・主任研究員 今回の一般公演は変な名前の2人ですが 日本人です。 よく、私たちのやっていることは、わかりにくい といわれます。なにせ目に見えないような、極微 の世界のお話です。そこで今日は、ごく身近なところから 入っていきたいと思います

2 ブリキのおもちゃ こどもの時大好きだったおもちゃです。 最近、ブリキのおもちゃは骨董屋にしかありません。
ちょっとおもちゃ屋さんに行って似たものをさがしてきました。 実演：走らせる こいつは勢いをつけるとどこまでも走っていきます。 私が７歳のとき、こりゃーなんか中に仕組みがあるに違いないとおも いたち、なかを分解してみることにしました。 実演：分解した中身を見せる 実演：中身のはずみ車を見せる

3 このおもちゃの仕組みは？ なかで頑張っているのは「はずみ車」で タイヤが回転して走っている これが「回転する力」を担っている
そこでみつけたのが、簡単な連動するギアと その最後にあった、重い「はずみ車」でした。

4 「こま」の自転と同じ 「回転する力」 ＝ 角運動量 このはずみぐるまのおかげで、このおもちゃのタイヤは ずっと回り続けているんです。
「回転する力」　＝　角運動量 　　　　　　　　　　　　 このはずみぐるまのおかげで、このおもちゃのタイヤは ずっと回り続けているんです。 これと同じようなことは、ミクロの世界でも起こっています 「こま」の自転と同じ

5 陽子 細菌ウィルス ミクロの世界へ GO！ クォークと グルーオン 106 m 1000,000 m 105 m 100,000 m
DNA 10-10 m m 炭素の原子 10-15 m m 陽子 10-5 m m ひげあり 10-14 m m 炭素の原子核 10-3 m 0.001 m ハエの目 10１ m 10 m 10-4 m m ハエの複眼 10-1 m 0.1 m 10-2 m 0.01 m 107 m 1000,0000 m 10-7 m m 　　細菌ウィルス 103 m 1000 m 理化学研究所 クォークと呼ばれる大きさのない粒子が３つ、グルーオン と呼ばれるのりでくっついたようなものです。 私の大きさと陽子の大きさをくらべると、 地球に対して、細菌ウィルスをくらべるようなものなんです。 とっても小さいということがお分かりいただけたかと思います。 さて、最初に出てきた地球と、この陽子、これは私たちを つくりあげる元素のもっとも小さいものですが、、 よく似た性質を持っています。

6 地球の自転と陽子の“自転”（スピン） コマの性質と磁石の性質をあわせもつ

7 基本的な疑問 決着済 大問題 施設完成 クォークを引き寄せる仕組みは？ 陽子の自転を担うもの（陽子のなかのはずみ車）はなんだろう
どうやって調べたらよいのだろう

8 なにがわかるのか 宇宙創生0.001秒後 最初の元素の誕生 皆さんはこの世界がビックバンと呼ばれる大爆発ではじまったという
ことをお聞きになったことがあると思います。今の世界は、それから 130億年経ったとされています。このビックバンの直後には、いま お話したクォークとグルーオンが自由に飛び交い、膨張とともに 温度がさがり、0.001秒後にやっと最初の元素である、陽子が 誕生したわけです。陽子の仕組みをしらべることは、この 元素誕生の起源をしることに通じるわけです。

9 クォークを 引き寄せ合っている 力とはなんだろう ？
さて、ここでちょっとお勉強をしていただきます。

10 電気力の場合 引力 反発 反発 ＋ － ＋ －

11 電気力の場合 ＋ － 中性になろうとする

12 クォークの間に働く力 実演：現場参加：　スポットライトをつけ、３つでしろ、２つでは無理。

13 クォークが3つ集まり陽子をつくる ー とても強い力 －
カラー(色）電荷 3種類の 　　　　　　　　　が 集まって中性になりたがる クォークが3つ集まり陽子をつくる ー　とても強い力　－ 電気のちからとは比べもにならないぐらい強いちからです。 さて、そんなに強く結びついた陽子の中身をしらべるには…

14 思いっきり強くひっぱたくと クォークやグルーオンが飛び出す
この現象を捕らえると 陽子の中身が見える 陽子を加速し 衝突させる！ 実演：　ボール風船の衝突。クォークが飛び出す様子。 では、クォークが回転しているかはどうやったらわかるのでしょう。 回っているものは、遠目にみるとどっちに回っているかはわかります。 さわってみればよいのですが、触れるほど大きくはないわけです。

15 大問題 陽子のなかのはずみ車はなに？ 陽子スピンの謎 陽子のスピン(自転) グルーオンの スピン クォークの スピン 公転運動
実演：回転砥石で 　　陽子スピンの謎

16 衝突型スピン加速器の誕生 【世界で初めて】
陽子の自転の向きを揃え 高いエネルギーに加速して 衝突させる 衝突型スピン加速器の誕生 【世界で初めて】　 私たちのみたいものは、とても小さいものですが それを実現するためには、とても巨大な実験装置が必要になります

17 米国ロングアイランド、NY州 宇宙からみえるほど大きなものです

18 RHIC 周長　3.83 km ２つのリング 原子核＋原子核　衝突 陽子＋陽子　衝突

19

20 自転(スピン）の向きを揃えて加速するには
実演：地球ゴマを利用したスピン共鳴

21 製作途中のスネーク電磁石 スネークの中の 粒子の軌道 ひねりわざ

22 ＰＨＥＮＩＸ実験装置 世界12カ国・50研究機関から400人の研究者が参加

23 PHENIX 検出器 南ミューオン測定器 北ミューオン測定器 西・電子・光子測定器 東・電子・光子測定器

24

25 ご静聴ありがとうございました

26 データ解析(理研、和光） 250ＴＢのテープライブラリー装置 Ｌｉｎｕｘ ＣＰＵファーム装置

27

28 構成要素の選択性１ 偏極した陽子 偏極した陽子 グルーオン グルーオン 重い反クォーク 重いクォーク 電子やミューオン 電子やミューオン
スピンの向きによって、起こる頻度が異なる 重い反クォーク 重いクォーク 電子やミューオン 電子やミューオン

29 構成要素の選択性３ Wボソン 反クォーク クォーク Wボソン 電子やミューオン ニュートリノ