それがなければ、私たちは原子爆弾を開発しなかったかもしれない。

『三体』を読んだ友人たちは皆、この本に出てくるSFのアイデアについて語るだろう。それは、三体の世界が2つの「スマート粒子」を使って粒子加速器に干渉し、地球の技術を封じ込めるというアイデアだ。

ソフォンは知性を持った粒子の形で存在します。これらは科学者が実験に使用する粒子加速器に混入し、粒子衝突の結果に干渉します。これにより、科学者は誤ったデータを取得し、理論物理学界全体が混乱と停滞に陥り、人類の技術は前進しなくなります。

このプロットは多くの友人に興味を抱かせました。粒子加速器とは何ですか?なぜそれが科学の発展にとってそれほど重要なのでしょうか?

簡単に言えば、粒子加速器は高速の荷電粒子ビームを人工的に生成する装置です。特定の形態の電磁場を使用して、電子、陽子、重イオンなどの荷電粒子を加速し、光速に近い速度のさまざまな高エネルギー荷電粒子ビームを提供できます。加速された粒子がターゲット粒子と衝突すると、粒子が粉砕された後に多くの二次粒子が「散乱」します。これらの二次粒子は再結合後に新しい粒子を生成することができます。

そのため、粒子加速器は原子核や素粒子を変化させ、物質の深層構造を理解するための重要なツールです。

サイクロトロン：ビッグサイエンスの始まり

当初、科学者が粒子加速器について考えていたのは線形加速器でした。

ノルウェーの物理学者ロルフ・ヴィドラーの報告書が、1928 年 12 月 19 日のドイツの雑誌「Electrical Technical Archives」に掲載されました。報告書の中でヴィドラーは、高電圧を使用せずに高エネルギー粒子を生成する方法は、電位差のある一連のギャップをイオンが通過してイオンに継続的に力を及ぼし、イオンを直線的に加速させることで解決できると提案しました。しかし、当時ラザフォードが原子核構造の深い謎を解明するために提案した 1000 万ボルトの要件を満たすには、非常に長い直管が必要となり、実験室に収容できないほどの長さになりました。しかし、実現可能性は低かったものの、このアイデアは後にサイクロトロンを発明するアーネスト・ローレンスにインスピレーションを与えました。

1930 年代初頭にサイクロトロンが登場しました。サイクロトロン加速器は粒子加速器の一種で、磁場と電場を利用して荷電粒子をサイクロトロン運動させ、運動中に高周波電場を通して繰り返し加速させる装置です。サイクロトロンは、発明者アーネスト・ローレンスの言葉を借りれば、「陽子の回転木馬」です。この発明は、円軌道の特性を利用して粒子を円運動させ、限られた空間内で加速するために必要な膨大なエネルギーを粒子に与えます。

この発明の出現は、核構造の深い謎を解明しようとする人類の努力において、間違いなく画期的な瞬間です。

これは原子物理学にとって革命的な意義を持つだけでなく、自然界の基本的な構成要素に対する理解を深めるものでもあります。また、サイクロトロンの発明を推進する過程で、アーネストはその素晴らしいアイデアで多くの若い大学院生やエンジニアを惹きつけ、学際的な共同研究に取り組ませ、科学研究モデルの変化も引き起こしました。彼はその優れた頭脳で研究会社から数百万ドルを調達し、獲得した無限の資源で複雑で大型の科学機器の研究開発を完成し、原子爆弾や宇宙計画などの主要な科学プロジェクトを生み出しました...

科学研究への産業界の参加の種をまき、「スモールサイエンス」から「ビッグサイエンス」への進化を促進したのは、アーネスト・ローレンスと彼のチームでした。

この目的のために、アメリカのコラムニストでジャーナリストのマイケル・ヒルツィックは、「ビッグサイエンス：アーネスト・ローレンスと彼が創設した軍事産業」という本を執筆し、この輝かしく壮大な科学的叙事詩を記録しました。

終わり

編集者/ハートアンドペーパー