記事提供:TOCANA

物理の世界は今、イスラエルのジェフ・スタインハウアー(Jeff Steinhauer)博士が7年間に及ぶ研究のもと作り出した「擬似的ブラックホール」によって大きな衝撃が走っている。

なんせ、スタインハウアー博士が今月「Nature誌」に発表した内容に間違いがなければ、今から42年前の1974年にかのホーキング博士が提唱した理論が遂に立証されることになるのだ。

これだけ著名ながら受賞は絶対に無理とされていたホーキング博士(74)に初のノーベル賞が贈られる可能性が出てきたのである。

■42年前にホーキング博士が提唱した新説

これまでブラックホールはその名の通り、中心にある極めて重い天体が発する重力によって光すら吸い込まれてしまう絶対的な暗黒の世界と考えられてきた。

量子力学で最も早い光速度でさえブラックホールに吸い込まれてしまえば二度と出てくることは不可能で、超えたら最後、その後の事は分かり得ないという意味からその境目を「事象の地平線」と呼んできた。

しかしそれに異を唱えたのがかの鬼才、スティーブン・ホーキング博士なのだ。

全てを吸い込む真っ黒闇だと考えられていたブラックホールを量子力学の観点から、ブラックホールからも微量のエネルギーが絶えず放射されており、やがては収束、消滅し、完全に暗黒ではないとホーキング博士は1974年に提唱したのである。

宇宙はビックバンによって「無」から生まれたと説明されて大半の方が首をひねるように、我々一般には真空状態を「無」と位置づけているが、量子力学の世界ではその解釈が異なるのである。

■無とは何なのか?

「無」という状態は何も存在しないという意味ではなく、真空の中から1対の粒子と反粒子が生まれ、それらがすぐに結合して消滅する運動を繰り返していると解されている。

つまり、生成された粒子どうしがあまりに素早く結合してしまうので、何もないように見えるという考え方だ。しかしここに罠があるとホーキング博士は指摘したのである。

この現象は宇宙のいたるところで起きている。仮に「事象の地平線」で生成された対の粒子の片方だけがブラックホールの底に吸い込まれてしまった場合、取り残された片方の粒子は結合できずに再び宇宙空間に放出されることになる。

つまり全てのものを飲み込むと考えられていたブラックホールから微小の電磁波が漏れ出すことになるのだ。

これにより徐々にブラックホール自体の質量が減り、長い年月を経てブラックホールは消滅していく、というのが42年まえにホーキング博士が提唱した、俗にいう「ホーキング放射」と呼ばれる現象なのだ。

■ホーキング博士がノーベル賞が獲れない理由

さすが天才の名を欲しいままにしてきたホーキング博士、考えることのスケールもブラックホール級!

後にブラックホールを解明するにあたり大変な影響を与えることになった「ホーキング放射」という理論であるが、これだけ物理界に大きな足跡を残しながらノーベル賞が取れない理由がまさにここにあるのだ。

ノーベル賞は提唱された理論が実際に実験や観測によって「実証」されたものだけを対象にしているのである。

ゆえにいくらホーキング博士のように物理界に多大な影響を与えてきたとしても、あまりにその理論が凄すぎて実証できなければノーベル賞候補にはなれないのである。

かのアインシュタインが相対性理論を発表した時にその斬新な理論を他の学者が理解できず、「なんだか凄い理論みたいだがどうしても理解できん。仕方ないから他の業績に対してノーベル賞を与えよう」と苦肉の策をとったように、ホーキング博士の理論も実証する術がないままだったのである。

■イスラエルの物理学者、意外な方法で実証へ!?

そこにきて今月イスラエルのスタインハウアー博士が、光のかわりに音を使って擬似的なブラックホールを生み出すことに成功したと発表したのである。

博士は元来音楽好きで、バンドを組みドラムを担当していたことと関係があるのかは定かではないが、7年間の研究の末長いチューブの中に絶対零度近くまで冷却したガスを流し込み、レーザービームを照射することで、音の「事象の地平線」を再現することに成功した。

絶対零度近くまで冷却させると、ボース・アインシュタイン凝縮と呼ばれる極めて多くの粒子が整然と一つの原子のように振る舞う現象が起きるのである。

そこにレーザービームを照射することで、「事象の地平線」と似た状態を作り出すことが出来るのだ。

スタインハウアー博士はこの音で再現した「事象の地平線」を用いて2年前初めてホーキング博士が提唱したように、「片方の粒子(音量子)だけが擬似ブラックホールに吸い込まれて、もう片方がブラックホールの外へ放出される現象を確認した」という。

それから実験を繰り返し、音量子が光子と同じ振る舞いをすることも確認することに成功したという。

出典 http://www.dailymail.co.uk

下がスタインハウアー博士の検証実験。

スタインハウアー博士は、DailyMail誌に対し「あなたの泳ぎよりずっと早い川を上流に向かって泳ぐことを想像してみてください。川の速さに勝てずどんどん川下に流されてしまう。それだってブラックホールのようなものなのです」と語った。

この音による擬似的なブラックホールによってNature誌に発表されたように、ブラックホールモデルからの放射が確認されたのであれば40年以上量子物理学界が成し得なかった「ホーキング放射」の実証に繋がるわけでとんでもない偉業になるわけだ。

一方でまだこの実験方法に懐疑的な学者も多いのも事実。難病と闘いながら物理界を牽引してきた偉大なるホーキング博士に是非ノーベル賞が贈られることを望むばかりだ。

出典:DailyMail
出典:nature

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