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宇宙創生直後の超高温状態再現

掲載日:2010年2月17日

理化学研究所と高エネルギー加速器研究機構は16日、金のイオン同士を衝突させ、約4兆度という実験室で実現した温度としては最高記録を達成した、と発表した。

実験は、米ブルックヘブン国立研究所の相対論重イオン衝突加速器を用いて行われた。4兆度は太陽中心温度の10万倍も高く、また、これまで理論計算法を用いた大規模計算機シミュレーションで得られた宇宙創生直後の温度推定値約2兆度をはるかに上回っている。

このような高温を直接測る温度計はない。衝突の結果、バラバラに壊れた粒子の一部が瞬時に熱的光子に崩壊する現象を利用し、熱的光子の発生量とエネルギー分布を正確に測定することで温度を割り出すことに成功した。

約4兆度という高温では、陽子や中性子を構成するクォークとグルーオンがプラズマ状態になっていると考えられている。宇宙ができた直後の数十万分の1秒の間、宇宙はクォークとグルーオンのプラズマ状態で満たされていた。その後宇宙が冷えて、クォークとグルーオンは陽子や中性子に凝縮、さらにその後、原子核や原子とそれらが集まってできる星がつくられたという。

どうしてこのような研究の意味があるのかについて理化学研究所と高エネルギー加速器研究機構は、宇宙創生直後の宇宙の状態をより詳しく研究できることに加え、素粒子の基本作用の一つである「強い相互作用」とその理論である量子色力学の性質を解明できる、と説明している。

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