毎日新聞　2002/9/19

「反物質」大量生成に成功　東大教授ら世界初
　　ビッグバン解明へ手掛かり

　欧州合同原子核研究所（ＣＥＲＮ）で活動する東京大などの国際研究グループが、通常の物質と反対の電気を帯びた粒子で構成される「反物質」の水素原子を大量に作り出すことに、世界で初めて成功した。反物質は通常の物質に触れると、膨大なエネルギーを放出して消滅する。宇宙がビッグバンという大爆発で誕生した瞬間、反物質が存在し、その後消えたといわれていゐ。反物質の安定した製造方法が開発されたことで、ＳＦのように語られてきた反物質の謎の解明に道が開かれた。成果は１9日、英科学誌「ネイチャー」オンライン版に掲載された。
　通常の水素はプラスの電気を帯びた陽子と、マイナスの電子１個ずつでできている。陽子や電子には、それぞれ反対の電気を帯びた「反陽子」、「反電子」が存在し、これでできたのが反物質の水素（反水素）だ。
　反水素の原子は９６年、ドイツやイタリアなどのグループがＣＥＲＮの施設を使って初めて合成に成功したが、３週間の実験で９個の原子しかできなかった。また反物質は通常の物質に触れると消滅してしまうため、この原子は誕生から１億分の１秒程度で消滅した。
　反水素の大量合成のためには、金属の板に高速の陽子をぶつけて取り出した反陽子のスピードをゆるめ、１カ所に集めることが重要だった。東大の早野龍五教授らのグループは、ＣＥＲＮの「反陽子減速器」を使い、反陽子を極低温状態で反応容器内に閉じ込めることに成功。ナトリウムから取り出した反電子を加えたところ、両者が混ざり合って反水素が生まれたことが確認できた。
　早野教授は「約２０時間の実験で、５万個以上の反水素が生成した」と話す。反水素が存在した時間も「独伊のグループに比べ、数千〜１万倍は長い」という。

反物質生成　ＳＦドラマの世界　素粒子諭の検証に道筋

　反物質は物質と同じ質量で反対の電荷を持つ。その存在は１９２０年代にイギリスの物理学者ポール・ディラックによって予言され、３２年に実験で確認された。ディラックは後にノーベル物理学賞を受けた。反物質は現実の世界にほとんど存在しないが、素粒子や宇笛論にかかわる物理学者の高い関心を集めてきた。
　物質と反物質が衝突すると、いずれも消滅し、膨大なエネルギーが生み出される。理論上、反物質と物質が各１グラムあれば、自動車１台を１０万年間、走らせ続けるエネルギーが得られる。
　米国の人気ＳＦドラマ「スター・トレツク」に登場する宇宙船「エンタープライズ号」は、燃料に反水素を使う。現実に、米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）は未来の宇宙船に反物質を使うことができないか、研究を進めている。
　今回、研究グループが生成に成功した５万個程度の反水素では物質と衝突しても大きなエネルギーを出さずに消滅するが、安定した人工生成の方法が開発されたことで、ＳＦの世界が現実のものになるのではないかと期待が膨らむ。ただ、反水素を１グラム（原子数で１０の２３乗個の６倍）作るにはい今の欧州合同原子核研究所（ＣＥＲＮ）の施設では、宇宙の年齢と同程度の１００億年以上かかり、エネルギー源として利用できるのは遠い将来になる。
　現在の素粒子論では、物質と反物質の性質は同じとしている。研究グループは今後、反水素の寿命をさらに延ばす方法を開発するとともに、反物質は物質と異なった速さで落下しないか、物質とは異なった波長の光を出さないかなどの性質を解き明かすことに研究の重点を置く。
　物質と反物質の間に違いが見つかれば、素粒子論の見直しにつながる大きな発見になる。また、宇宙になぜ物質しか存在しないのかという謎解きにもつながっていく。