Home広島大学では、「特に優れた研究を行う教授職（DP：Distinguished Professor）及び若手教員（DR：Distinguished Researcher）」の認定制度を2013年2月1日に創設しました。DPは重点的課題に取り組むべき研究を行う特に優れた教授職、DRは将来DPとして活躍しうる若手人材として、研究活動を行っています。
志垣 賢太教授 インタビュー
ビッグバン直后の火の玉宇宙で何が起こっていたのか？
宇宙诞生のシナリオを実験によって明らかにする。
宇宙诞生直后まで「时间を巻き戻す」研究
私の専门は高エネルギー原子核物理という分野で、ビッグバン直后の火の玉宇宙に近い状态を実験室で再现して、その顷に宇宙を満たしていた物质の状态などを明らかにする研究に取り组んでいます。最终的な目标は、宇宙がどのように诞生したのかというシナリオを実験によって示すことです。
ビッグバンが起きたのは今から138亿年前です。ビッグバン直后の宇宙は、全てのエネルギーが1点に凝缩された火の玉のような高温状态でした。それから宇宙は膨张しながら冷えてゆき、现在に至ります。
私の研究では、高エネルギーの原子核同士を粒子加速器で衝突させることで高温状态を作り出し、この火の玉宇宙の状态を再现します。冷えた状态から火の玉宇宙へと、宇宙の始まりに向けて时间を巻き戻す実験と言えるでしょう。衝突のエネルギーが高ければ高いほどビッグバンが発生した时点の状态に迫ることができるのですが、现在の地球上の技术で再现できるのはビッグバンの10万分の1から100万分の1秒后くらいの状态です。この顷の火の玉宇宙では、物质を构成する最小の単位であるクォークやグルーオンといった素粒子が、自由に动き回っていたと考えられています。
宇宙の歴史（Copyright: The Open University / BBC）
加速器実験で素粒子を取り出すことに成功
原子核を构成する阳子や中性子は、クォークやグルーオンと呼ばれる素粒子が结合してできています。これらの素粒子は通常は単独で取り出すことはできないのですが、太阳の中心温度の10万倍にあたる约2兆度という高温では、阳子や中性子が融けてその中の素粒子が自由に动ける状态になると言われてきました。この分野は1970年代から研究されてきましたが、高温状态を作り出す困难さから研究の进展に时间が掛かり、ちょうど私が大学院に进学する1990年代になって、本当に素粒子を取り出すことができそうな実験が盛んに行われ始めました。私は当时まだまだ未开拓だったこの分野に飞び込み、今日に至るまで30年间研究に取り组んでいます。
私のこれまでの研究で最大の成果は、2000年代にアメリカのブルックヘブン国立研究所にある搁贬滨颁という加速器で国际共同実験を行い、クォークとグルーオンがバラバラになった状态をついに発见したことです。それまで、取り出されたクォークやグルーオンはガスのような振る舞いをすると考えられていましたが、実际に観察してみるとむしろ液体に近いサラサラな流体のような性质であることがわかりました。この発见は非常に衝撃的で、ある理论研究者は「インドに行こうと船を出したらアメリカを発见したようなものだ」と言ったほどです。しかしこれで研究が终わったわけではありません。むしろ、研究すればするほど新しい谜が现れるのです。
アメリカ?ブルックヘブン国立研究所に造られた世界最初の原子核衝突型加速器搁贬滨颁で行った笔贬贰狈滨齿実験と広岛大学大学院学生ら（当时）
次なる课题は、物质の质量が生まれる谜の解明
私が现在解き明かそうとしている最大の谜のひとつが、物质の质量の起源です。阳子はクォークが3つ结合することでできていますが、理论研究では、クォーク単体の质量を３つ足しても阳子の质量の1%程度にしかならないとされています。つまり、クォークは阳子として结合することで100倍の质量になるというのです。この説は1961年に南部阳一郎氏が提唱しましたが、いまだに実験では明确に确认されていません。そこで私は、私たちの身の回りの物质の「重さ」はどこから生じているのかを、加速器実験で明らかにしたいと考えています。
そのためには、原子核の衝突の瞬间を狙って、火の玉の中で軽くなっているはずの粒子の质量を测る必要があります。衝突から飞び出して自由になった粒子は一瞬のうちに冷えて、质量も元に戻ってしまうからです。
このテーマには世界中の研究者が挑戦していて、その多くは电子を観察対象にしています。原子核を高エネルギーでぶつけると何万个という粒子が飞び出してきますが、その中でも比较的见分けやすいのが电子なのです。しかし原子核衝突実験では、我々が见たい粒子が壊れて出てくる以外の电子も大量に存在するため、観测时のノイズが非常に多いのが欠点です。
そこで私は、ミュー粒子（ミューオン）という素粒子をターゲットにしました。ミュー粒子は电子よりも见分けるのは难しいですが、ノイズが少ない綺丽な観测结果を得られる可能性があります。搁贬滨颁よりも高いエネルギーで衝突を起こせる尝贬颁という加速器がスイスにできたおかげで、このミュー粒子の観测で粒子の质量変化の谜に迫れるようになりました。现在は観测のための装置の开発をちょうど终えて、2022年の春から実际に尝贬颁で実験を行う予定です。
质量の起源の他には、火の玉とともに発生する宇宙で最も强力な磁场についても研究しています。私たちの常识からかけ离れた世界で起こる现象を明らかにしていくことで、私たちを取り巻く宇宙がどのように诞生し、成り立っているのかという真理に迫っていきたいと思います。
スイスとフランスに跨る広大な土地の地下に造られた世界最大最高エネルギーの粒子加速器LHC（Copyright: CERN）
