皆さんこんにちは。AAの佐藤です。今回も物理学の面白さについて話します。
今回の具体的な内容は新粒子の発見方法です。
皆さんはヒッグス粒子が発見されたというニュースは聞いたことがありますか？一応、2012年に発見されたため、聞いたことがある人は意外といるのではないでしょうか。
まあ、聞いたことがあっても「何それ⁉」としか思わないかと思います。では、どのように発見したのでしょうか。
高校物理をある程度勉強した人は、この世の中にはエネルギー保存の法則と電荷保存の法則と運動量保存則を聞いたことがあることでしょう。そうです。新粒子発見にも当然この保存則が成り立たなければなりません。ちょっと高校物理を超えますが、実はエネルギー保存則 というのは、近似式です。本来は相対性理論を考慮して、
と書けます。そうです。運動量pが含まれます。この式と運動量保存則、電荷保存則を用いて新粒子を作ります。
ここで、実は新粒子のヒッグス粒子というのは非常に重たい物質です。これを質量の非常に小さい電子と電子の衝突で作っているのですが、このためには、莫大なエネルギーが必要となります。このエネルギーを作るために電子加速器が用いられます。加速させるうえでは、シンクロトロン（サイクロトロンではない）などを用いたりするのだが詳細について話すと難しすぎるので省略する。
まとめると、一般に新粒子を発見するためには、粒子を加速器で加速させ、衝突させることで生み出しています。よって、これまでにないほど早く物質を加速させて衝突させればもしかしたら新粒子が見つかるかもしれません。もしも見つけたらノーベル賞間違いないので、興味があれば挑戦してみてください。なお、より詳しい話が聞きたかったら、声をかけてください。
