日本で進む宇宙誕生の謎に挑む国際プロジェクト

いまだに謎だらけの「宇宙」という存在

宇宙の始まりは「ビッグバン」とされているが、果たしてどのように始まったのか？、はたまた宇宙に終わりはあるのか？、宇宙の果ての向こうはどうなっているのか？、「スターウォーズ」や「スタートレック」などのSFに登場する「ワープ」はどうしたら実現できるのか？、宇宙を創ることはできるのか？、考え出したら誰もが眠れなくなる宇宙という存在。世界中の一流の研究者たちが集結し、そんな宇宙の謎の解明に挑もうという、聞くだけでワクワクするようなビッグプロジェクトが、日本で進行していることをご存知だろうか。

そのプロジェクトの名は「国際リニアコライダー(International Linear Collider:ILC)」。日米欧の先端技術を結集して、20キロの直線上で、素粒子のひとつである「電子」と「陽電子」を光の速さで正面衝突させる、世界初の次世代型加速器を建設するというものだ。

アニメやSFでおなじみの"アレ"が現実になる？

難解な言葉の連続に、思わず記事を閉じようとした方もいらっしゃると思うので、山下了・東京大学素粒子物理国際研究センター特任教授に、一般人にもイメージできるような説明をしていただこう。

• 山下了・東京大学素粒子物理国際研究センター特任教授

「私たちのまわりには、原子よりも小さな素粒子というものであふれています。その素粒子をひとつとってきて、電気の力で一瞬にして光の速さまで持っていってぶつけるが加速器。アニメ『新世紀エヴァンゲリオン(ならびにエヴァンゲリヲン新劇場版:序)』に『ヤシマ作戦』というのが出てきました。あれは日本中の電力を集めて"陽電子砲(荷電粒子砲の1種)"を放つというものですが、原理としてはまさにあれです」

実は現代の暮らしに欠かせない"加速器"という存在

SFアニメに登場するような、先端テクノロジーが結集された研究施設だということはなんとなくわかっていただいたと思うが、では素粒子(ILCの場合は電子と陽電子)を正面衝突させると、なぜ「ワープ」や「ビッグバン」の謎を解くことにつながるのだろうか。

「人間も、宇宙も、この世界のすべては素粒子からできています。つまり、素粒子がどういったものであるかを知ることは、宇宙の成り立ちから、これまでどうやって進化してきたかといった全体像などの仕組みが基本的な部分でわかるということです。ビッグバン、暗黒物質(ダークマター)、果ては人類は未だ知らない未知の素粒子によるワープやパラレルワールドの可能性まで、これまでSFの世界で語られてきたようなことに世界で一番近づける可能性を持つ施設。それが国際リニアコライダーだと思ってください」(山下氏)。

なんとも夢のある話だが、「すごい話だけど、俺の人生にはなんの関係もないな」と感じた方も少なくないことだろう。だが、それは大きな誤解だと山下氏は言う。

「自然の仕組みを発見することは、人類の可能性を広げることになります。長い年月人類はそうして生活を豊かにしてきました。挑戦から技術が生まれます。あまり知られていませんが、先端医療や先端技術の多くは、素粒子研究の中で発明されたものが多くあります。今までにない技術を発明しないと素粒子という目で見ることができない存在の研究はできないから、それを見るためには従来の科学から、文字通り、桁が違う科学へと発展させる必要があります。例えば、先ほど紹介した素粒子を一瞬で光の速さに持っていく超電導技術の大規模施設は、米国の素粒子研究所で初めて実現されましたが、今では超電導はリニア新幹線にも使われる技術になりました。また、病院にあるレントゲンや、CTスキャナ、MRIなども加速器と素粒子を捉えるセンサーの技術を応用した"ミニ加速器"といっていいでしょう。がんの早期発見ができる「PET検査」(陽電子放射断層撮影)のパテント(知的財産権)を欧州の素粒子研究所が持っているのもその証です」

• 身体の内部を調べるために用いられるCTスキャナの技術も元々は加速器から生み出された

素粒子の研究は思わぬ発明をもたらし、社会の発展に貢献している。有名なところでは、スイスにある世界最大規模の素粒子研究施設「CERN」で世界初のウェブ、 WWW(ワールドワイドウェブ)が開発された。今でこそ我々が当たり前のように使っているネットは、実は素粒子の研究の副産物だったのだ。

ILCが日本にもたらす恩恵

宇宙の謎を解き明かすという壮大なロマンだけではなく、我々の日常をより良いものへと進歩させることができるという意味では、素粒子研究は、すべての人類に「関係のあること」と言えるのだ。

そんな国際リニアコライダーが日本にできれば当然、我々日本人が受ける「恩恵」も計り知れない。

「世界中の科学者と家族、そしてテクノロジー企業などが、(建設候補地である)東北へ集うことになるので、震災復興という観点からも、その経済効果はもちろん大きなものがありますが、私が何よりも大きなメリットだと考えているのは子供や若者に"人類史上でもトップクラスのスケールの大きなチャレンジ"を間近で見せることができるということです。CERNの27kmの円形加速器をつくった総責任者に直接聞きましたが、CERNの影響で、イギリスでは理工系に進む若者が10%も増えたそうです」(山下氏)

国際リニアコライダーの運用・研究は20年以上が予定されている。その間、世界中から入れ替わり立ち替わり、何万人という研究者が日本に集まって、宇宙の謎や、人類をよりよくする技術の開発に手を携えて挑むわけだ。そんな地球規模のチャレンジを見ることが、日本の子供や若者にとって、素晴らしい刺激になるのは言うまでもあるまい。

• ILC建設候補地は岩手県と宮城県にまたがる北上山地 (C)Rey.Hori

日本を戦後の敗戦から立ち上がらせたのは1964年の東京オリンピックだとされる。日本人だけではなく、世界中から集まったアスリートたちの挑戦を、この日本で体感できたことが、日本人の挑戦する勇気を与えたというのだ。

ならば、「科学のオリンピックが20年以上続くようなもの」(山下氏)という国際リニアコライダーでおこなわれる挑戦も、我々日本人に大きな勇気を与え、この国の未来を明るくしてくれるはずだ。

国際リニアコライダーというものが、人類にも、社会にも、そして日本人にとっても大きな意味のあるプロジェクトだということがご理解いただけたと思うので、次回はさらに詳しく、この研究によって、我々の未来が変わっていくのかを見ていこう。

(次回は7月18日に掲載します)

監修者プロフィール

山下了(やました さとる)

・東京大学素粒子物理国際研究センター特任教授
・高エネルギー加速器研究機構 客員教授
・先端加速器科学技術推進協議会 大型プロジェクト推進部会 部会長
・東北ILC準備室 フェロー
・ILC戦略会議 議長

1965年、千葉県生まれ。1995年 京都大学大学院卒業、理学博士。専門は素粒子物理実験と加速器科学で、1995年から6年間にわたり欧州原子核研究機構(CERN)に滞在、その間1998年から2001年には、ヒッグス粒子探索グループの統括責任者を務める。国際リニアコライダー計画にはCERN滞在当時より物理研究アジア責任者を務め、以降20年近く計画推進の中心として携わっている。現在は世界最先端の加速器実験により質量と真空の構造の関係、超対称性の研究を行っており、次世代の電子・陽電子衝突型加速器「国際リニアコライダー計画(ILC)」での宇宙の法則の発見と技術の社会利用でのイノベーションを目指している。