すごい実験 高校生にもわかる素粒子物理の最前線

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素粒子科学、特にニュートリノに関する研究をしている著者が都内高校生に対して授業を行った内容が本書で、脳科学の池谷裕司に類する企画。欧州のCERN加速器に関しては「宇宙創造の一瞬をつくる」で読んで当時は意外と判りやすいと思ったけど、こちらのほうが数段上で平易。特に陽子をぶつけて分析する、という具体的なやり方を平易に説明し、かつ豊富な絵と写真が充実しており素人向け。著者自身が科学者の書いたものは判りにくいと云う通り、本書は判りやすさを追求し成功している。

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現代の素粒子物理学についてやさしく解説した本です。
ある高校で行われた講義録みたいなもので内容的にはちょっと薄いですが、その分わかりやすく、著者の研究対象であるニュートリノに関しては結構詳しく掘り下げて解説してあります。
複雑な数式とかはでてこないので、物理学や数学が苦手な人でも読みやすいと思います。

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ニュートリノが最近話題になりましたが、この本を読むまでは、何のことか殆ど理解していませんでした。この本は、著者である多田氏が、その難しい内容を高校生にもわかりやすく講義した内容をまとめたものです。

特に興味を持った点は、「タイムマシンは作れるが、未来に行けても過去には戻れない」という内容でした。更に、アインシュタインの一般と特殊相対性理論を、詳しくわかりやすく、無駄に数式を使わずに説明している点は素晴らしいと思いました。

難しい内容を難しく表現するのは、割と簡単だと思いますが、本当の理解が求められる「難しい内容を簡単に表現する、また高校生の質問に答える」というのは尊敬したいと思いました。

以下は気になったポイントです。

・人間を１メートルとすると、細胞は１０万分の１（１０マイクロメータ）で「生物学」、分子は１億分の１で「化学」、原子は１０の１０乗分の１（０．１ナノメータ）、さらに５桁小さいのが陽子、これが原子核物理学、更に小さいのが、素粒子物理学（ｐ３３）

・素粒子を取り出したかったら、一つ上の階層の「陽子」を、思いっきり固い壁にぶつけて壊して、その砕けた中から素粒子を拾う（ｐ３４）

・光速度くらいの速いものを、あまり曲げる力の強くない磁石を使ってどうやって曲げるかは、回転半径を大きくする（ｐ４２）

・加速器の性能は、エネルギーと「個数」を掛け合わせたもの、J-PARCのパワーは１メガワットで世界最強（ｐ５０）

・ノーベル物理学賞の受賞は７人のうち、６人が素粒子物理学者、日本は素粒子物理学で世界最先端の国、加速器（J-PAC)から３００キロ離れたところに検出器がある、これはスーパーカミオカンデである、到達には１ミリ秒かかる（ｐ５５、２０８）

・加速器はビームの威力が強く、アルミニウム等の金属をターゲットの壁の材料に使っていたが、現在はグラファイト（鉛筆の6B）を使用している（ｐ７０）

・惑星の場合の位置エネルギーは「重力」、重力が引力となって、回っている惑星（運動エネルギー）と釣り合っている、原子の場合の「位置エネルギー」は「電磁力」これが引力（プラスとマイナスの電気）となって軌道を回っている（ｐ９５）

・カレー事件で犯人特定の決め手となったのは、カレーの中に含まれていた不純物であった、それを見つけることができたのは、原始１個ずつを調査できる、放射光であった（ｐ９９）

・HIMACという日本で一番大きな医療用加速器は、ビームによって癌細胞を破壊するが、ここでは炭素イオンを使用している、重い粒子を使って急ブレーキをかけて、がん細胞だけにエネルギーを加えるようにする（ｐ１３２）

・電子は原子核の周りを１秒間に、６６００兆回回っているので、速すぎて残像が見えなくて位置が特定できない（ｐ１４０）

・素粒子の世界では、エネルギーの単位と質量の単位が同じ、１メガエレクトロンボルト＝1.78x10^(-30)キログラムである（ｐ１４４）

・質量：ｍと運動量：ｐ、エネルギー：Eには、関係があるので（E^2=p^2xC^2 + m^2xC^4）、運動���と速度を測ることで質量を求めることができる（ｐ１４６）

・ニュートリノの性質は、１）電気的に中性、２）極端に軽い、３）非常に反応性の乏しい、である（ｐ１６５）

・屈折という現象（水の中にある物体が曲がって見える）は、物質中を光がとおるときに、速度が遅くなるために起きる（ｐ１７４）

・１９８７年までは星の観測にはすべて「光」を使っていたが、小柴氏は光以外の方法（ニュートリノを捕まえる）で天体を観測した、これがノーベル賞の受賞理由（ｐ１８５）

・相対性理論は、あまりにも時代に先行した理論だったので実験によって証明されるのが遅れてノーベル賞の対象になっていない、アインシュタインは光電効果で受賞している（ｐ２７１）

・特殊相対性理論には２つの原理があり、１）相対性原理：力学法則はどの慣性系でも同じ形で成立、２）真空中の光速度は不変、から成り立つ（ｐ２７１）

・質量のあるものは、絶対に（真空中で）光速になることができない、例えば、素粒子を光の速度の９０％くらいに加速すると、素粒子の寿命は２倍程度になる、つまり時間が遅れる、５年かけて１０年先にいくことができる（ｐ２７６）

・タイムマシンはできるが、速く動くことで「未来行き」のものは作れる、ただし速さにマイナスはないので、過去には行けない（ｐ２８１）

・温度とは、エネルギーの密度のこと、ある重さあたりに、どのくらいのエネルギーが詰まっているかを定量化したもの（ｐ２８９）

・成功した技術は、お金を出せばいくらでも買うことができる、失敗した経験は、どんなにお金を積んでも手に入れることができない貴重な財産である（ｐ３２１）

2011年10月1日作成

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高校生にもわかりやすく！を念頭において説明されているので、
「ニュートリノって名前くらいしか…」という初心者の方におすすめ。
「人が研究をし続けることとは」ということへの、
多田さんの答えも、個人的に感銘を受けました。

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面白い！図書館で借りた後、おもわず買ってしまいました。小難しい最先端の素粒子物理学を、本当に分かり易く説明してくれています。しかし、日本の技術って凄いンですね。欧・米に負けるな！

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ニュートリノについて
物理がこんなにおもしろいものだと思わなかった
宇宙、人などの根源を求めていくものだと感じた

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日本物理学会の金髪の異端児による、
世界最先端のニュートリノ実験の解説。

高校生向けのレクチャーなので、数式などは一切用いず、イメージだけですべてを解説してみせている。
高校生向けのレクチャー4回分をまとめた本。

・何をしているのか。素粒子物理学のシンプルなまとめ。
・どんなに素晴らしく、困難で、ロマンがあるのか。
・「どんな役に立つか分からない実験を、お金をかけてする意味」とは・


レクチャーの動画　Ustreamより
http://www.ustream.tv/recorded/16784354


自ら設計した世界最強パワーの素粒子加速装置「J-PARC」の説明から始まる。

J-PARC
http://j-parc.jp/public/Acc/ja/index.html



■J-PARCについて
東海村にあるJ-PARCからスーパーカミオカンデに向かってニュートリノを発射する。装置の部品ごとに分かりやすく解説。
なんであんなに巨大なのか。人間はピップエレキバンの10倍～20倍の磁力しか作れないから。
夏場は電気代が高いので、実験施設はお休みする。

■スーパーカミオカンデについて
なんであんなに巨大なのか。ニュートリノが小さいから。
スーパーカミオカンデがニュートリノを検出する仕組み。ニュートリノが水中で中性子に衝突して電子を発生させ、チェレンコフ光を発するのを検出する。

■何を発見しようとしているのか
ミューニュートリノが、電子ニュートリノに変化することを実証する。

■素粒子について
素粒子の分類（クォークやレプトン）
４つの力（重力、弱い力、電磁力、強い力）

■ニュートリノについて
ニュートリノはどうやって発生するのか。
ニュートリノ発見のストーリー
太陽で生まれたニュートリノが地球に降り注ぐけど、ほとんどすり抜けること。
「太陽ニュートリノ問題」と「大気ニュートリノ問題」とは。

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僕は、難しい話しを易しく説明できる人ってすごいと思っています。
そういう点で、著者 高エネルギー加速器研究機構の多田将 氏はすごい人です。
この本は素粒子を理解するための足がかりをくれます。
「○○でもわかる量子論」「△△分でわかる素粒子」などという本を手にしても、さっぱり分からず落ち込むはめになることが多かった自分には、とても嬉しい本でした。
ありがたい、ありがたい。

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ニュートリノビームを撃ち込む超巨大加速器に、それを受け止めるスーパーカミオカンデ…。
素粒子物理学の最前線を、一般向けに解説した面白い本。それでも、途中の理論部分は難しくて若干読み流し…。この分野での日本の技術は本当に凄い。

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この本は題名のとおり今まで読んだ素粒子物理の本で一番解りやすいです。
加速器の仕組みやクォークの内容について平易に解説してくれます。
国際リニアコライダーについて知りたい人や、分かったつもりでいる諸氏笑にオススメ。
IPMUの村山斉先生の本より伝え方が上手い。たくさんの人に読んでほしい。

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「ニュートリノなにそれおいしいの？」な自分にすごく役立つ本でした。
「ニュートリノ」は「ニュー」「トリノ」じゃなくて「ニュート」「リノ」だとか、「スーパーカミオカンデ」は「超（スーパー）神オカンデ」というキャラじゃなかったとか、初めて知る事ばかりでした。他にも、大規模すぎて精密すぎる加速装置――なにもかもが新鮮です。それがこんなに解りやすく説明してもらえるとは。さすが高校生向けに書いてあるだけあります。
本の本編とは外れますが、「ディケイ」は「崩壊」という意味だそうです。あ、仮面ライダーディケイドは「10周年」とこれをかけてたのか、だから「世界の破壊者」キャラだったのか…

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こんなにすごい技術が日本にあることが解って嬉しくなった。
基礎知識がなくても、素粒子物理が、ニュートリノが解ってしまう
すぐれた一冊。
全ての世代にお勧め！

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KEKの研究者による高校生相手の講義を書籍化。特に冒頭の加速器の話がわかりやすく面白かった。このまま実験中心で展開するのかと思いきや後半は理論よりの話に。聴衆に合わせてわかった気にさせるプレゼンテーションという意味でも参考になる。
いつかはKEKの一般公開行きたい。CERNではLHCの上は通ったけど、実物見たかったな。

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「高校生にもわかる素粒子物理の最前線」というサブタイトルのとおり、とっても読みやすくて面白い！　ニュートリノとは何か、といった知識に加えて、研究というものに対する心意気というか、根っこの部分までも伝えてくれる。