素粒子物理学とCP非保存について
もどる

人間は太古の昔からこの世界がどのようになっているかということに思いを馳せてきました。 世界中で世界創造に関する数多くの神話が伝わっています。 それは、大昔の人々の世界観のあらわれでもあります。 古代ギリシャにおいては、多くの哲学者によって、「万物が何から成るのか」が議論されました。 その後、近代において自然科学が発達して、自然に対する理解が飛躍的に深まり、私たちの自然観、世界観は一変しました。 現在では、物質はクォークやレプトンと呼ばれる要素から成ることが知られています。 このようにして数千年の月日が流れましたが、いまだに私たちは自然に対してごくわずかのことしか分っていません。 素粒子物理学では、自然の謎を解明すべく、万物の「最小の構成要素」素粒子を対象とし、物質の究極の姿とそこにはたらく力について研究されています。


物理学において自然現象の理解を深めるために対称性と、それに伴う保存則は非常に重要です。その中でも、特にC変換(粒子と反粒子とを反転させる変換)に対する対称性、P変換(空間反転変換)に対する対称性、T変換(時間反転変換) に対する対称性がよく知られています。 自然界の基本的な4つの相互作用、強い力、電磁相互作用、重力、弱い相互作用のうち、弱い相互作用に対しては、様々な対称性が破れています。たとえば、P変換に対して、弱い相互作用は、完全にその対称性が破れていますし、C変換に対してもその対称性は完全に破れています。ただし、弱い相互作用に対しても、CとPの両者の変換を施すと、その対称性は、ほぼ満たされています。 しかし、これも1964年、K中間子と呼ばれる粒子の崩壊においてCP対称性が破れていることが発見されました。それ以来、CP非保存は、素粒子物理学の世界で、最も興味深い研究対象の1つとなり、幾多の実験を経てきました。そして、現在、今まで謎であったCP非保存の起源について、少しずつ解き明かされつつあります。


これらの実験は、今はまだその端緒についたばかりであり、自然に対する理解という点から見れば、自然という大海原においてその砂浜で遊ぶ子供のようなものです。 私たち人間は、この海の向こう側を夢見て、さらなる自然の謎に挑み続けていくのです。