「リサ・ランドール博士」と世界に満ちる「４つの力」とは何か？ : サイエンスジャーナル

科学大好き！アイラブサイエンス！このブログでは、最新科学の？をなるべくわかりやすくコメントします。

　８月２５日BS１「異次元への招待」で興味深い話を聞いた。ハーバード大学教授で理論物理学者のリサ・ランドール博士。「私たちの３次元世界が、異次元世界に囲まれている」という学説を発表している。

　私たちのまわりにあるさまざまな力は４つの力に分けられるという。このうち重力はもっとも弱い力だという。

　博士はこの重力が弱い原因を、他の時空間に力が分散しているからだと考えた。異次元宇宙が存在していてそこにも重力がはたらいていると考えたのである。

　来年、スイスで行われる実験で、実証される可能性があるそうだ。どのように異次元が証明されるのか楽しみである。今日は、「リサ・ランドール博士」と博士たち理論物理学者が研究対象にしている「４つの力」について調べる。

　リサ・ランドール博士とは？
　米国の女性理論物理学者で博士、ハーバード大学の教授。

　いま、物理学のニューヒロインと呼ばれ、最もノーベル賞に近いと注目されているのが、ハーバード大学教授で理論物理学者のリサ・ランドール博士だ。

　私たちが暮らす3次元世界のすぐそばに、5次元など異次元が存在するという博士の理論は、世界の研究者たちの間で最も引用される論文のひとつとなり、来年行われるスイスでの巨大な加速器を使った実験でその理論が実証されれば、アインシュタイン以来の21世紀最大の発見になるかもしれないと言われている。

　我々人類が住む３次元世界を取り巻く、５次元空間の存在を提唱し、数式にて提示した。この提唱を一般の人にもわかり易く解説した本『ワープト・パッセージ (Warped Passages)』(２００４年発刊）により、人々の心を掴み、ラジオ番組の宇宙シリーズにも生出演した。　

　この提唱により、アメリカの雑誌『News Week』（２００６年１月１１日号）も特集で２００６年のキーパーソンに選出した。

　４つの力とは何か？

　自然界にたくさんある力はすべて、４種類の力のいずれかに分類することができる。その４つの力とは「重力」「電磁力」「弱い力」「強い力」である。それぞれの力には、その力を媒介する（伝える）粒子があり、それをゲージ粒子という。

　重力
　４つの力を説明していくと、まず「重力」は、あらゆる粒子に働く力である。日頃、私たちも重力の影響を受けているが、この力は、他の３つの力に比べて非常に弱いものだ。

　ニュートンの発見した「万有引力の法則」は、この重力の法則である。重力のゲージ粒子は、重力子（グラビトン）とされるが、これは未知の素粒子である。

　電磁力
　次に「電磁力」は、電気をおびた粒子に対して働く力である。原子同士を結んで分子をつくったり、原子核と電子を結びつけて原子をつくったりする。

マクスウェルの電磁気学は、この力を理論化したものだ。電磁力のゲージ粒子は、光子（フォトン）である。

　弱い力
　また「弱い力」は、放射能や星の核反応に関係するものである。たとえば、ベータ崩壊で中性子がニュートリノと電子を出して、陽子に変わるときなどにはたらく微弱な力だ。弱い力のゲージ粒子はウィークボソンである。これにはプラスとマイナスの電荷を持つW+とW-、電気的に中性なZ0の３つがある。

　ちなみに、ニュートリノはノーベル物理学賞の小柴昌俊教授が超新星から検出した素粒子である。

　強い力
　最後の「強い力」は、クォークを結合させ、陽子や中性子、中間子などを作る力である。

　中間子は原子核内の陽子や中性子を結合させる核力の源となる力だが、この核力も強い力の一種である。強い力はクォークの「色」という状態に対して働くことから「色の力」とも呼ぶ。強い力のゲージ粒子は、グルーオンである。

　ちなみに中間子はノーベル物理学賞の湯川秀樹博士が予言した粒子である。

　以上の４つの力の解釈と分類は様々にあり、物理学を面白くしている。