2012 年の予測: 物理学の標準モデルは今しかない

始まりの初め、爆発する熱い宇宙は素粒子で満ちていたが、その粒子には質量がなかった。宇宙には力場も存在し、その場の 1 つであるヒッグス粒子が冷えて量子液体に凝縮した。その液体が他の粒子を引きずり、質量を与えた。液体は波紋を起こし、その波紋がヒッグス粒子と呼ばれる新しい粒子を形成した。

一見、ありきたりな話のようだ。だが、これは物理学の標準モデルの基礎だ。そしてこれまで、物理学者たちは標準モデルが予測するすべての粒子を発見したが、ヒッグス粒子だけは発見していない。スイスの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）の研究者たちは1年以上ヒッグス粒子を探しており、来年の冬までには発見するか、あるいは発見できないとわかるだろう。「どちらのシナリオがより興味深いかは明らかではない」と、LHCで研究しているジョンズ・ホプキンス大学の物理学者アンドレイ・グリッツァンは言う。

LHCの物理学者たちは、他の粒子を激しく衝突させて衝突エネルギーからヒッグス粒子のようなものを出現させ、検出器にその痕跡を残すことでヒッグス粒子を探している。これまでの実験では、ヒッグスは0～114ギガ電子ボルトのエネルギーでは「存在しない」ことが示唆されており、物理学者たちは現在、145ギガ電子ボルトが上限であると判定しているため、探す場所がなくなってきている。

より多くの粒子を衝突させ、より多くの有望な兆候を検出するにつれて、物理学者たちはヒッグス粒子を検出したという確信をますます深めるだろう。今年の夏までには95パーセントの確信に達するだろうが、物理学者にとってはそれでは十分ではない。今年末までには、彼らはどちらか一方を確信するだろう。

もしヒッグス粒子が見つかったら、非常に奇妙な何かを発見したことになる。標準モデルでは、すべての粒子を 2 つのグループに分類している。1 つは物質を形成する粒子、もう 1 つは 4 つの力 (電磁力、重力、および「強い」核力と「弱い」核力) を運ぶ粒子である。ヒッグス粒子はどちらのグループにも属しておらず、物理学者にヒッグス粒子の定義を強要しても何の役にも立たない。「ここでは言葉は重要ではありません」とジョンズホプキンス大学の物理学者ジョナサンバガーは言う。「数学だけが重要なのです」。

もし見つからなかったら？もしかしたら、そこに存在していても、その特徴は異なるのかもしれない。あるいは、標準モデルに致命的な欠陥があるのかもしれない。もしそうだとしたら、質量を説明する適当な話さえ誰も持っていない。「とてもわくわくします」とバガー氏は言う。「とても怖いです」