宇宙の見えないものをレーザー干渉計で探る

著者:東京大学 道村唯太

1. 宇宙人に左右は伝わるか?

この広い宇宙のどこかに知的な存在がいて,私たちと通信ができるとしたら,彼らと「右」や「左」という概念を共有することはできるだろうか。彼らには言葉は通じるが,画像を送ることはできないものとしよう。画像を送ったり対面で会ったりすることができれば,右手を挙げて「こっちが右だよ」と教えることもできるが,声だけのやり取りではそれができない。心臓の位置や利き手,アミノ酸の形など左右を区別するものはいろいろあり,これらを元にした定義は地球人には伝わるが,宇宙人にとってはそうとは限らず,普遍的な定義は難しいことがわかる。試しに辞書で「右」の意味を調べてみても,「南を向いた時,西にあたる方」などといった,宇宙人には通じない定義ばかりである。これは,宇宙が本質的に右と左を区別しないからである。これを左右対称性,あるいはパリティ対称性と呼ぶ。

図1 コイルで作った磁場中でコバルト60のベータ崩壊を観測し,ベータ線の放出方向の偏りを比べると,鏡像反転した実験では異なる結果が得られる。こうしたパリティ対称性の破れを利用すれば,コイルの巻き方とベータ線の向きの対応関係を手がかりに,宇宙人とも左右を共有することができる。
図1 コイルで作った磁場中でコバルト60のベータ崩壊を観測し,ベータ線の放出方向の偏りを比べると,鏡像反転した実験では異なる結果が得られる。こうしたパリティ対称性の破れを利用すれば,コイルの巻き方とベータ線の向きの対応関係を手がかりに,宇宙人とも左右を共有することができる。

しかし,この対称性が常に成り立つわけではないことが,ミクロな世界では知られている。1956年,コバルト60のベータ崩壊を用いた実験により,パリティ対称性が破れていることが明らかになった。コバルト60を磁場で一定の向きに揃えてベータ崩壊を観測したところ,ベータ線は特定の方向に偏って放出されることがわかったのである。この結果は,自然界が鏡に映した世界と同じようには振る舞わないことを示しており,この実験を手がかりにすれば,宇宙人とも左右を共有することができるのである(図1)。宇宙のどこで実験をしても,同じ条件なら結果も同じになる,というのが物理学の基本的な前提である。もちろん,宇宙人はコバルト60を別の名前で呼んでいるだろうが,「最も軽い原子の原子核を陽子と呼ぶ」などと基本的な定義を積み重ねていけば,コバルト60や実験手順も言葉だけで説明ができる。

この話の元ネタは,マーティン・ガードナー著『自然界における左と右』から来ている1)。左利きの私は高校生の頃この本を読み,物理法則も左右を区別するのかと衝撃を受けた。それでも,私たちが普段目にするようなマクロな世界では,宇宙は依然として左右を区別しない……はずだった。近年,宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の観測から,宇宙の長い歴史の中で光の偏光がわずかに回転している可能性が指摘されているのである2)。もしこの「宇宙複屈折」が本当に存在するなら,偏光は右か左かに回転するので,宇宙全体が左右を区別するような性質を持つ場で満たされているのかもしれない。その候補の一つとして,アクシオンと呼ばれる未発見の粒子が考えられている。

私は,重力波観測に使われるレーザー干渉計技術を利用して,こうしたアクシオンを探索する研究を進めている。本稿では,その研究の背景と私たちの最近の取り組みを紹介する。

関連記事

  • 信号機の活躍

    著者:熟成考房舎 鴫原正義 たった3色でも重要な役割を… 自転車運転に対する「交通反則通告制度」が今年4月1日に施行されました。信号無視やスマホのながら運転、通行区分違反などが16歳以上の自転車利用者に適用されます。交通…

    2026.10.08
  • レーザ加工の基礎の基礎【15】 積層造形⑴

    著者:Laser Technology Fountain 門屋輝慶 6. 積層造形 6.1 積層造形の概要 積層造形技術は,最近では3Dプリンターとして多くの人たちにも身近になってきた。例えば,金属加工は,古くから人類が…

    2026.09.15
  • カルビーの躍進

    著者:熟成考房舎 鴫原正義 やめられない、とまらない…と続く戦略 先の原油調達問題でのナフサ不足で騒がれた際に、スナック菓子のカルビーが思わぬところで大きな話題となっていました。企業としては品質や価格を守りながらさまざま…

    2026.09.12
  • 殺菌・除菌・抗菌

    著者:熟成考房舎 鴫原正義 ミクロの世界への挑戦 COVID-19の騒ぎもだいぶ前のことになりましたが、その後もインフルエンザや、百日ぜき、はしかなどの感染症が思わぬ時期に流行を起こし、食中毒などの話題にも事欠きません。…

    2026.08.13
  • レーザ加工の基礎の基礎【14】 レーザ接合⑸

    著者:Laser Technology Fountain 門屋輝慶 5.16 レーザ溶接の魅力ある応用事例 ⑴原子力機器への応用 レーザの主な応用は,初期にはエレクトロ二クス部品など数100 Wの低出力の溶接であった。そ…

    2026.08.12

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア