2010年2月16日

理化学研究所とKEK、4兆度の超高温状態を実現することに成功

 

 独立行政法人理化学研究所と大学共同利用機関法人高エネルギー加速器 研究機構を中心とする研究グループは、米国ブルックヘブン国立研究所(BNL)の 国際共同研究で、相対論的重イオン衝突型加速器(RHIC)を用い、太陽中心温度の 10万倍も高い、約r兆度の超高温状態を初めて実験室で実現することに成功しました。 この高温状態では、宇宙をつくる元素の構成要素である陽子・中性子が融けて、 クォーク・グルーオンからなる新物質相「クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)」に なっています。これは、理研BNL研究センターや日米科学協力事業「RHICにおける 重イオン衝突実験」が参加するPHENIX実験による成果です。

 高温状態の物質の温度は、高温物質が発する光の色(エネルギー分布)と発生量から 測定することができます。RHICで衝突させる重イオンの物質に金原子を用いて 衝突初期の高温物質の温度を測定した結果、この金原子核同士の衝突が、約4兆度の 超高温物質を作り出していることを確認しました。この温度は、太陽中心温度の 10万倍も高く、宇宙をつくる元素を構成する陽子や中性子を融かして、クォーク・ グルーオンからなるプラズマを生み出すために必要な温度よりも高温で、これまでに 実験室で実現していた温度としては最高となります。

 この結果は、RHICで実施してきた9年間のさまざまな実験成果と合わせて検討すると、 RHICでの金原子核同士の衝突が、クォークとグルーオンからなる高温・高密度で 粘性ゼロの「完全液体」を生み出したことを示しています。この完全液体は、しばしば クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)と呼ばれ、約137億年前に起こった宇宙創成 (ビッグバン)直後の数十万分の1秒の間、宇宙を満たしていたと考えられています。

 この研究成果は、ワシントンで2月13日(土)~16日(火)に開催される米国物理学会で、 2月15日(月)に研究グループを率いる理研の秋葉康之副主任研究員が報告するとともに、 米国の科学誌『Physical Review Letters』に近く掲載されます。


NIKKEI NET 2010年2月16日
"理化学研究所とKEK、4兆度の超高温状態を実現することに成功"