未知の素粒子が存在か、「標準理論」修正も　米国立研

【ワシントン=共同】物質を構成する最小単位「素粒子」に、従来の物理学では想定していなかった新しい種類があるかもしれない。常識を覆す発見に迫る実験の経過を、米フェルミ国立加速器研究所のチームが10日、発表した。素粒子の振る舞いを記述し、世界の成り立ちの根本部分を説明してきた「標準理論」が今後、修正を迫られる可能性もある。

この実験は、素粒子の一つ「ミュー粒子」の磁力を精密測定する「ミューオンg-2実験」。標準理論に基づき計算した磁力の値と、実験で計測した値に食い違いがあり、そこに未知の素粒子が作用したと示すのが目的だ。今回は6年かけて集めたデータのうち前半の解析結果を発表し、順調に計測の精度が高まっていると報告した。最終結果は2025年の見込み。比較相手となる理論値の計算も進んでいる。

17種類の素粒子が登場する標準理論は20世紀を通じて洗練され、12年のヒッグス粒子発見で完成した。だが、宇宙に大量に存在するのに正体不明の「暗黒物質」など、標準理論では説明できない現象も知られている。

ミューオンg-2実験は、標準理論が想定していない新粒子の有無を調べるため18年に始まった。磁石のような性質を示すミュー粒子を直径約14メートルのリング状の装置に入れ、磁力を測定する。その値が理論値と食い違えば、未知の素粒子を含んだ新理論が必要になる。

その結果は、日本の高エネルギー加速器研究機構チームが茨城県東海村の加速器施設「J-PARC」で28年ごろから検証する。未知の素粒子の有無だけでなく、性質に関してもヒントが得られる可能性がある。〔共同〕