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質量の謎を解明したピーター・ヒッグスと質量の振る舞い方（計量計測データバンク　ニュースの窓－184－）

カテゴリ：「今日の計量計測情報ニュース」

計量計測データバンク　ニュースの窓－184－
質量の謎を解明したピーター・ヒッグスと質量の振る舞い方

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├計量計測データバンク　ニュースの窓－184－質量の謎を解明したピーター・ヒッグスと質量の振る舞い方
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├2024年4月10日万物に質量「ヒッグス粒子」予想のヒッグス教授死去　94歳 - BBCニュース

写真はピーター・ヒッグス - Wikipedia氏。
万物に質量「ヒッグス粒子」予想のヒッグス教授死去　94歳。宇宙の万物に質量を与える粒子の存在を理論的に予想したイギリスの物理学者、ピーター・ヒッグス博士が8日、死去した。94歳だった。ヒッグス氏が名誉教授を務めた英スコットランドのエディンバラ大が同日、同氏はエディバラ市内で8日に死去したと発表した。エディンバラ大学は声明で、「真に優れた科学者で、そのビジョンと想像力のおかげで、私たちは自分を取り巻く世界をより豊かに知ることができた」とたたえた。ヒッグス博士は1960年代に他の物理学者たちとともに、なぜ宇宙の物質に質量があるのかを解明する研究に取り組み、素粒子が質量を獲得する理論上の仕組みを1964年に提唱した。「ヒッグス機構」と呼ばれる理論上の仕組みを立証するため、後にヒッグス粒子と呼ばれるようになった粒子の発見が必要となった。欧州合同原子核研究所（CERN）が2012年7月、大型加速器を使った実験でこの粒子を発見。ヒッグス氏は2013年のノーベル物理学賞を、ブリュッセル自由大名誉教授のフランソワ・アングレール氏と共同受賞した。ファビオラ・ジャノッティCERN所長は、「ピーターはとても特別な人でした。世界中の物理学者を奮い立たせてくれる存在であると同時に稀有（けう）なほど謙虚で、偉大な教師で、そして物理学を簡潔かつ深遠に説明した人でした」とBBCニュースに話し、「とても悲しく、彼の不在をひしひしと感じ続ける」と悼んだ。
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├ピーター・ヒッグス - Wikipedia
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├2024/4/10(水) 14:14配信 © BBC News 万物に質量……「ヒッグス粒子」予想のヒッグス教授死去　94歳（BBC News） - Yahoo!ニュース
宇宙の万物に質量を与える粒子の存在を理論的に予想したイギリスの物理学者、ピーター・ヒッグス博士が8日、死去した。94歳だった。ヒッグス氏が名誉教授を務めた英スコットランドのエディンバラ大が同日、同氏はエディバラ市内で8日に死去したと発表した。エディンバラ大学は声明で、「真に優れた科学者で、そのビジョンと想像力のおかげで、私たちは自分を取り巻く世界をより豊かに知ることができた」とたたえた。ヒッグス博士は1960年代に他の物理学者たちとともに、なぜ宇宙の物質に質量があるのかを解明する研究に取り組み、素粒子が質量を獲得する理論上の仕組みを1964年に提唱した。「ヒッグス機構」と呼ばれる理論上の仕組みを立証するため、後にヒッグス粒子と呼ばれるようになった粒子の発見が必要となった。欧州合同原子核研究所（CERN）が2012年7月、大型加速器を使った実験でこの粒子を発見。ヒッグス氏は2013年のノーベル物理学賞を、ブリュッセル自由大名誉教授のフランソワ・アングレール氏と共同受賞した。ファビオラ・ジャノッティCERN所長は、「ピーターはとても特別な人でした。世界中の物理学者を奮い立たせてくれる存在であると同時に稀有（けう）なほど謙虚で、偉大な教師で、そして物理学を簡潔かつ深遠に説明した人でした」とBBCニュースに話し、「とても悲しく、彼の不在をひしひしと感じ続ける」と悼んだ。
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├2024/04/10 21:09 ノーベル物理学賞のヒッグス氏死去、東大の研究者ら悼む…「偉大な科学者」「新しい学問の扉も開かれた」 : 読売新聞 (yomiuri.co.jp)
【ロンドン＝蒔田一彦】英エディンバラ大は９日、質量の源となる素粒子「ヒッグス粒子」の存在を予想した英物理学者ピーター・ヒッグス名誉教授が８日に死去したと発表した。９４歳だった。「短い闘病期間の後、自宅で死去した」としているが、病名は明らかにしていない。６４年に、宇宙誕生後、物に質量を与えた素粒子の存在を予想する理論を発表した。後に「ヒッグス粒子」と呼ばれるようになり、２０１２年にスイスにある欧州合同原子核研究機関（ＣＥＲＮセルン）での加速器実験によって存在が確認された。翌１３年、ヒッグス氏は、ベルギーの科学者と共にノーベル物理学賞を受賞した。
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├2024年4月10日 6時22分「ヒッグス粒子」存在予言ノーベル物理学賞受賞ピーター・ヒッグス氏死去 94歳 | NHK | イギリス
「ヒッグス粒子」存在予言しノーベル賞ヒッグス氏死去 94歳
すべての物質に質量を与える「ヒッグス粒子」の存在を予言し、ノーベル物理学賞を受賞した、イギリスのエディンバラ大学のピーター・ヒッグス名誉教授が亡くなりました。94歳でした。ヒッグス氏は1929年にイングランド北東部で生まれ、ロンドン大学キングスカレッジに進学して物理学を専攻し、1954年に博士号を取得したあと、エディンバラ大学などさまざまな大学で研究を続けました。ヒッグス氏は、1964年にすべての物質に質量を与える「ヒッグス粒子」の存在を予言しました。半世紀近くたった2012年、日本を含めた国際的な研究グループが巨大な加速器を使った実験でヒッグス粒子を発見し、2013年、ヒッグス氏はフランソワ・アングレール氏とともにノーベル物理学賞を受賞しました。ヒッグス氏が名誉教授を務めていたエディンバラ大学によりますと、8日、自宅で94歳で亡くなったということで、声明では「彼の先駆的な研究は、何千人もの科学者の意欲をかき立て、その功績は今後、何世代にもわたって多くの科学者を鼓舞し続けるだろう」としています。
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├2024年4月10日 08時05分（共同通信）ピーター・ヒッグスさん死去　ノーベル物理学賞：東京新聞 TOKYO Web (tokyo-np.co.jp)
【ロンドン共同】物に重さを与える素粒子「ヒッグス粒子」の存在を予言し、２０１３年のノーベル物理学賞を受賞した英エディンバラ大名誉教授のピーター・ヒッグスさんが８日、自宅で死去した。９４歳。病気を患っていた。同大が９日発表した。１９２９年、英中部生まれ。ロンドン大キングズカレッジで物理学の博士号を取得し、８０年エディンバラ大教授、９６年から同大名誉教授を務めた。６４年、物に重さがあるのは宇宙を満たすヒッグス粒子に動きを邪魔されているからだという理論を提唱。２０１２年に欧州合同原子核研究所の巨大な加速器を使った実験で発見。理論の正しさが証明され、ノーベル物理学賞を受賞した。
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├2013年10月掲載　ッグス粒子 | 研究ストーリー | 研究 | 東京工業大学 (titech.ac.jp)
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├質量の単位㎏と質量発生の科学のお話し（計量計測データバンク編集部）

ピーター・ウェア・ヒッグス（Peter Ware Higgs, 1929年5月29日 - ）は、イギリスの理論物理学者。エディンバラ大学名誉教授。2013年ノーベル物理学賞受賞。ニューカッスル地方エルズウィック生まれ。父はイングランド出身の音響技術者でBBCに勤務。母はスコットランド出身。幼少期は小児喘息と第二次世界大戦の影響で小学校へ通えず、母を家庭教師に在宅学習を行った。その後、ブリストルのコヘン・グラマースクールへ進学し、同校の卒業生であるポール・ディラックの業績に影響を受ける。シティー・オブ・ロンドンスクールに1年間在籍した後、キングス・カレッジ・ロンドンへ進学し1950年に理学士（第1等物理学専攻）、1951年に理学修士、1954年にPh.D.を取得した（指導教授はチャールズ・クールソン教授）。1955年から1956年までエディンバラ大学上席研究フェロー、1956年から1957年までユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン研究フェロー、1957年から1958年までインペリアル・カレッジ・ロンドン研究フェロー、ユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン数学科講師（1959年から1960年）、1960年にエディンバラ大学テイト研究所数理物理学講座講師に就任。1970年にエディンバラ大学上席講師、1974年にエディンバラ王立協会会員、1980年にエディンバラ大学理論物理学講座教授に就任。1983年に王立協会会員、1991年に英国物理学会フェローに就任。1996年にエディンバラ大学を定年退職し名誉教授の称号を得る。1998年キングス・カレッジ・ロンドンフェロー、1999年英国物理学会名誉フェロー、2013年王立スコットランド学士院フェローに就任。1964年、素粒子の「質量の起源」を説明する電弱理論における対称性の破れ（南部陽一郎の対称性の自発的破れが原型）の理論を提出した。この仮説を裏付けるヒッグス粒子の発見は素粒子物理学の大きな課題となっており、スイスの大型ハドロン衝突型加速器を用いて陽子同士を衝突させ、ヒッグス粒子を検出する計画が進められてきた。2012年7月4日、欧州原子核研究機構（CERN)がヒッグス粒子ではないかと見られる物質を発見したことを発表するに至っている。CERNの発表の会場にはヒッグスも同席し「生きている間にヒッグス粒子が発見されたことは嬉しい」とコメントしている。

大型ハドロン衝突型加速器

　質量の単位であるキログラム（kg）の定義はたびたび変更されたが、質量の定義は変更されない。質量とは月と地球とで同じ値を示す人類がつくった概念であり人類がつくった偉大な知恵だ。ここでは質量の定義を示さない。質量計測にかかわる人々に定義の説明を求めるだけにする。

　質量計測で私たちが取り扱う現実は次のようなことである。

　辞書「大辞泉」は、「目方」（めかた）とは、物の重さ、はかりで量った重さ、重量。とある。「重さ」（おもさ）とは、重いこと、その度合い、とあり、加えて、地球上の物体に作用する重力の大きさで、その物体の質量と重力加速度との積に等しいとし、また地球上の場所により重力加速度の値が異なるので、同一物体の重さも異なる、とされ、また重量ともある。「重量」とは、物の重さ、目方とあり、また目方が重いこと、とする。「質量」とは、物体の慣性の大きさを示す量、または重力を生じさせる原因となる量とし、もう一つとして相対性理論によれば、質量はエネルギーの一形態であるとされるとし、もう一つの意味として物の重さ、重量をあげている。

　「重量」と「質量」を同一の意味として表示するこの辞書は、世間がこの二つの用語を同一にとらえていることに由来して、この理解をあてはめている。

　国際単位系（SI）の7つの基本単位の一つであるキログラム（kg）は質量の単位である。一般に使われる重さや目方や重量は質量を意味していることが多い。質量の測定において重力値の影響を除外するしくみが計量法の質量計ほかの分野で規定されており、質量が１kgの肉は、きちんと１kgと表示される仕組みになっている。重力加速度の補正をしないでばね式と同じ原理のハカリを使うと、場所によって１g（つまり１千分の１kg）ほどの差が生じることがある。日本の端っことの間で、あるいは富士山頂（3,776ｍ）とその直下の標高0メートル地点の間でおこる現象だ。測定地点における重力加速度の違いによってひきおこされる。計量法はこの現象を補正する仕組みを法体系に組み込んでいる。両皿天びん方式のハカリなどは、測定したいモノと分銅の両方に同じ重力加速度がかかるので、この影響を受けない。

　バネ式構造に由来するロードセル式ハカリでは精密に測定しているようでも測定地点の重力値に影響されている。1千分の1以上の精密さをもつロードセル式ハカリは重力加速度（重力値）の影響を受けているので、測定地の重力値にあわせて検定時点あるいは製造時点で補正がなされている。測定原理がバネ式構造のハカリが重力値の影響を受けるのは1千分の1以上の精密さをもつときである。従って800分の1より目が粗いハカリの場合には重力値の補正をしないでも実質上の影響がない。

　ある質量の物体が月と地球とで同じ量としてのキログラムであるのに、人がその物体を持つと手への負担が異なるのは重力値に影響されているからだ。質量という概念がつくられていることの大事さがここに示される。

　物質に質量をもたらすことで引力を生み出し宇宙の根源になっているのが1964年にピーター・ヒッグス教授によって予言されたヒッグス機構である。ヒッグス機構は質量の起源について合理的な説明を与える。ヒッグス氏の名に由来するヒッグス粒子は物質に質量をもたらすことで引力を生み出す。2011年以降にヒッグス粒子が観測されヒッグス機構が確認された。

　ヒッグス機構とは、ピーター・ヒッグスが1964年に提唱した、ゲージ対称性の自発的破れに関する理論である。南部陽一郎の対称性の自発的破れを原型に素粒子の「質量の起源」を説明する電弱理論における対称性の破れの理論である。スイスの大型ハドロン衝突型加速器を用いて陽子同士を衝突させ、ヒッグス粒子を検出する計画が進められ、2012年7月4日、欧州原子核研究機構（CERN)がヒッグス粒子を発見した。ヒッグス粒子は物質に質量をもたらす素粒子で、引力を生み出し宇宙の根源になっている。

　2013年のノーベル賞物理学賞はエディンバラ大学名誉教授のPeter W. Higgs(ピーター・ヒッグス)氏とブリュッセル自由大学のFrancois Englert(フランソワ・アングレール)氏に贈られた。「素粒子の質量の起源に関する機構の理論的発見」による。アングレール氏は、自発的対称性の破れる機構を使えば、本来質量を持たずに光速で飛んでいたはずの力を媒介する粒子(ゲージ粒子)などの素粒子に質量を持たせることができることを示した。後にワインバーグ、サラムらがこれを弱い相互作用に応用して電弱理論を提案、現在の素粒子標準理論の鍵となった。

　2018年6月4日、LHCに設置された粒子検出器「CMS(小型ミューオンソレノイド)」と「ATLAS(トロイド型LHC観測装置)」と使った実験の中で、ヒッグス粒子とトップクォークが直接相互作用していることを世界で初めて確認した。物理学の標準模型において2つの最も重い粒子を直接結び付けるものとなり、物理学をさらに一歩進める大きな発見である。

　ヒッグス粒子（ヒッグスりゅうし、英語: Higgs boson （英語発音）/hɪgz ˈbəʊzɒn/ ヒッグス・ボソン）は素粒子の一種。質量の起源を説明する理論であるヒッグス機構において存在が予想された素粒子であり、2011年以降にヒッグス粒子の存在が観測されたため、ヒッグス機構の正しさが示された。ヒッグス自身はヒッグス粒子を「so-called Higgs boson（いわゆるヒッグス粒子と呼ばれているもの）」と呼んでおり、他にも様々な呼称がある。

　国際単位系における七つの基本単位の一つ、質量の単位であるキログラム（㎏）が定義されたのは、水の体積（その元は長さの単位メートル（ｍ））、つづいてある金属塊（これは水の体積に由来する質量ではあったが）であった。その後にキログラム原器という人工物の質量によっていたものが、プランク定数という基礎物理定数を使用するように改変されてきた。質量の定義は変わらないが、質量の単位であるキログラム（㎏）の定義は計測技術の進歩を反映して何度も変えられてきた。旧定義は「キログラムは質量の単位であって、単位の大きさは国際キログラム原器の質量に等しい。」であった。最新の定義は「キログラム (記号は㎏)は質量のSI単位であり、プランク定数 h を単位J s（kgm2 s−1 に等しい）で表したときに、その数値を6.626 070 15×10−34 と定めることによって定義される。ここで、メートル及び秒は、それぞれ c及びΔνCsを用いて定義される。」となった。質量の定義は変わらないがキログラム（㎏）の定義は変わるかもしれない。プランク定数による質量の単位キログラム（㎏）の定義と実際の標準供給に使用される質量標準器である分銅とをつなぐ技術の間には大きな溝がある。
├
├2002年1月執筆　日本計量新報・社説　12年1月29日2902号 (keiryou-keisoku.co.jp)（計量計測データバンク編集部）

質量にまつわる二つの大きな出来事
　人は月を見ると単純に美しいと思う。南アルプスの山の端から昇る満月も、京都タワーの横に浮かぶ十六夜の月も美しい。
　月が空に浮かんでいるのは、地球と引き合っているからであると想像する科学知識豊かな人もいる。ニュートンの万有引力を思えば、大きな月が京都タワーの横に浮かんでいるのは理の当然と納得する。月と地球との引き合いとそのバランスをとっているのは月と地球の質量である。
　質量とは、物体そのものを構成する物質の量である。地球や宇宙の如何なる空間であっても、物質の量は変わらない。
　質量と同じような意味で使われがちな重量は、物と物の間に働く万有引力（特に、地球〔または他の天体〕と物体との間に生じる）で生じる重力の大きさである。重力は力なので、質量×重力加速度が、その大きさである。よって地球上と宇宙空間では、同じ物体でも異なる重量となる。

　今、質量に関係する二つの大きな出来事が進行している。
　一つは、国際度量衡委員会が2011年10月21日の会議において、キログラムの定義変更の検討を進めることを決議したことである。
　現在、質量を除く全てのSI基本単位の定義が物理量によって現代的に置き換えられている中、質量の単位の定義だけは「国際キログラム原器の質量に等しい」とされている。
　国際キログラム原器は、直径、高さとも約39mmの円柱形状で、白金90％、イリジウム10％の合金でできている。人工物を基準としているため、科学的な再現性がない。そのため物理的な量として質量を定義し、それを実際に運用できることが世界的に望まれていた。
　これに応えるため、質量の基準となる単位、キログラムを定義する方法として、シリコン球が示すアボガドロ定数からキログラムを定義する方法、プランク定数を利用する方法、電気秤量法など電気量をつうじて求める方法、の3つが候補に挙がっている。上記3つは考え方によっては重複する部分があるので2つという言い方もある。　物ではなく方法によって質量の基準を定めることの確実性が技術的かつ科学的に検証される。国際度量衡局が進めているのは質量の基準となるキログラムの定義の変更であり、質量の定義の変更ではない。

　もう一つの質量に関係する出来事は、現代物理学の大きな謎の一つ「ものに質量があるのはなぜか」の回答が見つかるかも知れない研究成果が発表されたことである。
　質量の起源については、1964年に英国の物理学者ピーター・ヒッグスが、ヒッグス粒子の存在による理論を示している。
　その理論とは、「宇宙誕生時の大爆発『ビッグバン』直後は、すべての素粒子に質量がなく、光速で自由に飛び回っていた。しかし、宇宙が冷えて『相転移』という現象が起き、素粒子の中でヒッグス粒子だけが真空に凝縮し、飛び回っていた素粒子の周りに結露のようにまとわりついた。その結果、素粒子は水の中を泳ぐように動きにくくなった。この『動きにくさ（動かしにくさ）』が質量だ」というものだ。

　2011年12月13日、欧州合同原子核研究機関（CERN）の2つの国際研究グループが、2011年11月に実験の中間結果として、ヒッグス粒子が存在する兆候が見つかった可能性があると発表。スイス・フランス国境にあるCERNの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を使い、ほぼ光速まで加速した陽子同士を2009年から衝突させて崩壊の様子を調べてきていた。
　観測は、東京大学や高エネルギー加速器研究機構など国内15機関が参加する日米欧の「アトラス」と、欧米中心の「CMS」の2チームが別々に行っている。いずれも水素原子130個ほどの質量の領域で形跡をつかみ、「発見」に近づく結果が得られた。素粒子物理の基準では存在する確率が99・9999％以上で「発見」と認定する。アトラスチームは98・9％、CMSチームは97・1％であった。データを増やせば「発見」となる可能性が高まった。今後、さらに実験を繰り返してデータを蓄積し、両グループの結果をすり合わせて行くことになる。ノーベル賞級の大発見につながるだけに、実験は慎重に進められている。
　どちらも人類の長年の夢の実現に向けて、検証が続けられることになる。
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├質量の起源を探る（計量計測データバンク編集部）
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├質量の起源の究明と質量計測の取回しの実際（計量計測データバンク編集部）
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├質量の地球での振る舞いかた（計量計測データバンク編集部）
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├重力とは　重力の単位　地球の重力値　重力の作用（計量計測データバンク編集部）
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├数学者と物理学者は数式によって実現されることを事実だと考えている（計量計測データバンク編集部）
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├質量の起源ヒッグス粒子の発見、重力は時間の曲がりだ一般相対性理論とアインシュタインほか（計量計測データバンク　ニュースの窓－20－）
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├学者ニュートンを刺激したロンドンのコーヒーハウス（計量計測データバンク編集部）
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├(582) 東京大学特別講演「重力とは何か」大栗博司氏。- YouTube
重力の基本理論である一般相対性理論。アインシュタインは重力は時間の曲がりだという結論に達した。ヒッグス粒子の発見により素粒子の標準模型が完成した。大栗博司氏。
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├(583) 大栗博司氏レクチャー「9次元からきた男とは何者か」 - YouTube
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├(583) 「直観に反する宇宙」カムラン・バッファ氏と大栗博司氏のオンライン講演（2022年10月19日） - YouTube
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├(583) 質量の起源を知る－ヒッグス粒子発見のインパクト日本物理学会－　徳宿克夫 - YouTube
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├(583) What is the Higgs boson?「ヒッグス粒子って何？」素粒子物理学者村山斉 ILC lecture Episode 5 - YouTube
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最終更新日 2024年04月12日 19時18分31秒
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