文系のための 東大の先生が教える 素粒子

文系のための東大の先生が教える

素粒子

理科が苦手な人でも、どんどん楽しく読める!

やさしくわかる! 文系のための東大の先生が教える 素粒子
 
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ISBN 978-4-315-52687-5
A5判/カラー2色刷/304ページ
発行日:2023/04/25
定価1650円(税込)

 

 この宇宙はいったい何でつくられているのでしょうか? 学校の授業で,あらゆる物質は「原子」という小さな粒子でできていると習ったことがあるかもしれません。では,その原子は,何でできているのでしょうか? そうやってどこまでも細かく見ていったとき,最終的に行き着く最小の粒子が「素粒子」です。素粒子こそ,この宇宙をつくる根源なのです。
 素粒子は物質をつくるだけではありません。自然界でおきるあらゆる現象を引きおこします。素粒子がさまざまな力を生み,たがいに影響をおよぼしあうことで,この自然界という劇が進行していくのです。この自然界を真に理解するために,物理学の最先端で,素粒子の素性を暴くための研究が進められています。
 本書では,素粒子の基本と,最先端で行われている研究について,生徒と先生の対話を通してやさしく解説します。この宇宙の成り立ちにせまる素粒子物理学の不思議な世界を楽しめる1冊となっています。

 

 

CONTENTS

  • 0時間目 プロローグ

    STEP1. 素粒子って何?
    素粒子は,この宇宙をつくりあげている最小の粒子
    あらゆる物質は,原子でできている
    原子は,さらに小さな粒子でできていた
    素粒子の大きさはゼロ?
    超巨大実験施設 「LHC」
    粒子どうしを衝突させると,新たな素粒子が生まれる
    発見されている素粒子は17種類

     
    1時間目:あらゆるものは素粒子でできている

    STEP1. 素粒子はこうして見つかった
    原子よりもうんと小さな粒子を発見
    原子の中心には,小さくて重い原子核があった
    原子核は,2種類の粒子でできていた
    陽子と中性子は,素粒子が集まってできていた
    放射性物質から素粒子が出ている!
    あらゆるものをすり抜ける幽霊粒子

     

    STEP2. 消えた反物質の謎
    普通の素粒子とは電気が逆の 「反粒子」
    粒子と反粒子が出会ってあとかたもなく消滅する 「対消滅」
    反粒子だけでできた世界があるのかもしれない
    宇宙から飛んできた反粒子が見つかった
    人工的に反粒子をつくるのに成功!
    138億年前の宇宙には反粒子が大量にあったはず
    反粒子と普通の粒子にはちがいがある
    反粒子は普通の粒子になった?
    消えた反粒子の謎の犯人は,ニュートリノかもしれない
    偉人伝① 反粒子の存在を提唱した,ポール・ディラック

     
  • 2時間目:あらゆる力は素粒子が生む

    STEP1. 身近な力「電磁気力」と「重力」
    自然界はたった四つの力でできている
    磁石の力と電気の力 「電磁気力」
    身近な力のほとんどは電磁気力で説明できる
    電磁気力は光の粒子によって伝えられる
    力は,素粒子のキャッチボールで生まれる
    地球の重力は,リンゴも月も引きつける
    アインシュタインは重力を時空のゆがみと考えた
    重力を伝えると考えられる重力子

     

    STEP2. ミクロな世界ではたらく「強い力」と「弱い力」
    原子核の陽子と中性子は,なぜはなれないのか
    クォークから放たれたグルーオンが見つかった
    陽子の質量の99%は,強い力によるエネルギー
    「弱い力」は元素の種類を変える力
    ニュートリノは弱い力で変身する
    太陽が燃えるのには弱い力が必要
    重いウィークボソンの観測に成功

     

    STEP3. 物理学の目標「四つの力の統一」
    物理学の歴史は力の統一の歴史
    四つの力の統一が究極の目標
    万物の理論の最有力候補 「超ひも理論」
    偉人伝② 物理学の巨人,南部陽一郎

     
    3時間目:ヒッグス粒子から超対称性粒子へ

    STEP1. 万物に質量をあたえるヒッグス粒子
    素粒子に質量をあたえる 「ヒッグス粒子」を発見!
    私たちが存在できるのはヒッグス粒子のおかげ
    LHCで真空からヒッグス粒子がたたきだされた

     

    STEP2. 未発見の超対称性粒子
    普通の素粒子のパートナー,「超対称性粒子」があるかも
    現在の素粒子物理学をゆるがす謎の存在,ダークマター
    ダークマターは普通の素粒子ではない
    LHCなら,超対称性粒子をつくれるかも
    物理学の未来を切り拓く次世代加速器 「ILC」

     

        


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