・タイムトラベルや因果律の破壊は真剣に研究されている「過去にメッセージを送る」と聞くと、ほとんどの人が反射的に「無理に決まっている」と感じます。 私たちは生まれてからずっと、原因が先で結果が後、という順番でしか世界を見たことがありません。 コップを倒してから水がこぼれる、逆はありません。 だから「未来から過去」と聞くだけで、頭が拒絶反応を起こすのは当然のことです。 ところが意外なことに、現代物理学でもっとも信頼されている理論のひとつである一般相対性理論は、過去への通信を明確には禁じていません。 アインシュタインが1915年に完成させた一般相対性理論では、時間と空間は固定された舞台ではなく、物質やエネルギーによって曲げられる柔軟なシートのようなものです。 このシートを極端に曲げると、未来へ進んだ物体がぐるっと一周して自分の出発点に戻ってくるような経路が、計算上は出現します。 1949年には数

ホーム科学「クォーク」は本当に素粒子か？　0.00000000000000000001mスケールまでは内部構造がないことを確認 私たちの身近にある普通の物質は、最小単位まで分解していくと「クォーク」という粒子に行きつきます。クォークは内部構造を持たず、これ以上分解できない素粒子であると考えられていますが、内部構造がある可能性も残されています。 CERN（欧州原子核研究機構）が建設した加速器「LHC（大型ハドロン衝突型加速器）」で実験を行っている国際研究チーム「CMSコラボレーション」は、過去の実験データを分析し、クォークの内部構造の兆候を調べました。 結果としては、クォークに内部構造がある兆候を見つけることはできず、クォークは引き続き素粒子の地位を維持することが分かりました。仮に、今回の実験で見逃されるような内部構造があるとしても、その大きさは0.00000000000000000001m

1970年代、Stephen Hawking（スティーブン・ホーキング）が導き出した一つの計算結果が、現代物理学に深刻な亀裂をもたらした。量子力学と一般相対性理論を組み合わせた半古典的アプローチにより、ブラックホールは完全な「黒」ではなく、微弱な熱放射（ホーキング放射）を放ち、最終的には蒸発して消滅することが示されたのである。この発見は直ちに物理学の根幹を揺るがす難問を生み出した。それが「ブラックホール情報パラドックス」である。量子力学の基本原理であるユニタリティ（情報保存の法則）は、系に落ち込んだ量子情報が決して失われないことを要求する。だが、ブラックホールが完全に蒸発してしまうのであれば、そこに飲み込まれた物質の情報は宇宙から完全に消え去ることになる。 さらに、素粒子物理学においても長年の未解決問題が存在する。標準模型において素粒子に質量を与えるヒッグス場の真空期待値（電弱スケール）は

九州大学と神戸大学の研究グループは、連星ブラックホールの重力波を解析し、そこに量子性の存在を明らかにした。これは、量子重力理論で予測されながら未発見だった重力の素粒子「グラビトン」の可能性がある。もしこれがグラビトンの発見につながれば、物理学に大変革がもたらされることになる。 重力は、古典的な物理学の解釈では波動としてとらえられていた。しかし、その挙動は量子力学できっちり説明がつく。つまり重力は、波のようであり、エネルギーの粒子でもあると考えると辻褄が合うということだ。 古典物理学では光は波と考えられていたが、光が粒子として振る舞うことをアインシュタインが「光粒子仮説」で提唱し、その後、光子の存在が確認されたことで物理学は大きく前進した。アインシュタインは、この光粒子仮説でノーベル物理学賞を受賞している。そして、それが現在の量子力学の基礎になった。 重力にも、光子と同じような重力子「グラビ

2018年8月に打ち上げられたNASAの探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」は、金星と太陽の引力の助けを借りて航行することにより、史上最速の人工物となった。それでもまだ、その最高速度は光速の1％にも満たない。ワープ航法により、われわれはより速く移動できるようになるのだろうか。物理学者たちは現在、その実現に取り組んでいる。（Bill Ingalls, NASA） 約60年前、TVシリーズ『スター・トレック』が放送されて以来、人々はある夢を抱くようになった。いつの日か人類は光よりも速い「ワープ航法」によって銀河を旅するようになるだろう、と。未来の人類は、宇宙船に飛び乗ってあっという間に遠い恒星へ行けるという発想は、やがて多くの映画やTVシリーズ、書籍などに登場する定番の設定となった。そして今、そうした作品を見て育った科学者たちが、時空そのものを曲げることでワープ航法を現実のものにしようとして

佐々真一 理学研究科教授と中川尚子 茨城大学教授の研究グループは、重力下で熱が流れる環境下において、液体とその蒸気が共存する状態（気液相共存）にある物質の配置や安定性を決定する新しい熱力学理論を構築しました。 この研究では、本研究グループが独自に発展させてきた「大域熱力学」を応用することで、熱流がもたらす力と重力という全く異なる物理的要因を統一した新たな概念「有効重力（Effective Gravity）」を導き出しました。この理論により、直感的には不思議に思える「重い液体が軽い気体の上に、静止して浮く」という現象が、熱力学的に最も安定な状態として実現可能であることを理論的に予言しました。 本成果は、物理学の長年の課題であった、流れがある世界における安定性の原理を確立し、その実例として常識を覆す浮遊現象を提示したものです。 本研究成果は、2026年2月3日に、国際学術誌「Physical

これまでに観測された中で最も長く続いたガンマ線バースト「GRB 250702B（中央左）」の様子を描いたイラスト。2025年7月2日に検出されたこの現象は、7時間以上にわたって継続した。（NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick） これは2025年に宇宙で起こったことの中でも最大の「ミステリー」と言えるだろう。ブラックホールはどうやって恒星を破壊したのか？　そしてどのようなブラックホールであれば、そんなことが可能なのだろうか？　世界中の天文学者たちが、2025年7月2日以降、この“未解決事件”の解明に取り組んでいる。 その日、彼らのもとに、NASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡がガンマ線を検出したとの知らせが届いた。ガンマ線は、知られている中で最もエネルギーの高い光の形態であり、ブラックホールが恒星などの天体を破壊する際に現れる典型的な兆候として知られている。莫大なエネルギー

はじめにスピン。量子力学を勉強した時、正体がわからないままずっと進めてきた記憶がある。 「内在的角運動量」で、軌道角運動量と混ざって全角運動量になる。だが教科書には「電子が自転しているわけではない」と書いてある。じゃあ一体何なんだ？パウリ行列が出てきて、SU(2)がどうとか言われても、結局スピンって何者なのか腑に落ちなかった。 この記事は、スピンに初めて出会って面食らった時の自分のような人たちに向けて書く。数式の羅列ではなく、「スピンとは何か」という問いに、物理学的な視点だけでなく、歴史、数学も含めて多角的な視点から答えを探していきたい。 目次スピンとは何か 角運動量との関係 発見の歴史的経緯 相対論的量子論からの導出 スピンとローレンツ変換：群論的理解 まとめ 1. スピンとは何か1.1 スピンは「内部自由度」？量子力学におけるスピン(spin)は、粒子が持つ内在的角運動量(intrin

このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。 X： ＠shiropen2 中国の吉林大学や上海科技大学などに所属する研究者らが発表したプレプリント論文「Room-Temperature Superconductivity at 298 K in Ternary La-Sc-H System at High-pressure Conditions」は、ランタン・スカンジウム合金と水素化合物を超高圧下（260GPa）で反応させることで、298ケルビン（＝約25℃、以下「K」表記）という室温付近で電気抵抗がゼロになる超電導体「LaSc2H24」の合成に成功したと報告している。 超電導とは、電気を流しても中で失われることなく（電気抵

1989年、サウサンプトン大学とユタ大学の研究者がごく簡単な装置で核融合反応を引き起こす「常温核融合」の発表を行い世界を驚かせたが、その後の検証では再現性が認められず、トンデモ科学の仲間入りとなった。あれから30年あまりの技術革新を経て、あの常温核融合が「新水素核融合反応」と形を変えて現実のものとなった。 1970年から核融合の研究を続けてきた大阪大学原子力工学専攻の髙橋亮人教授を取締役最高顧問に据えた核融合スタートアップNew Hydrogen Fusion Energyは、髙橋教授が提唱する「4H/TSG理論」にもとづく「新水素核融合」を利用した暖房装置の実証試験を行うと発表した。 新水素核融合とは、ナノ構造の固体結晶のなかで水素が特異的に起こす核反応のことで、一般には多体水素核融合反応と呼ばれている。ナノ技術などの進歩により世界で研究開発が進められ、「クリーンな核融合」として注目を集

244エクサ電子ボルト（2.44×10の20乗電子ボルト）は、たったひとつの原子核にしては驚くほど巨大なエネルギーです。蛍光灯のエネルギーは約2電子ボルト、胸部Ｘ線検査で使われるものが10の3乗電子ボルトほどですから、その「桁違い」の大きさがおわかりいただけるかと思います。もしこのようなエネルギーをもつ粒子を1グラム集めることができれば、そのたった1グラムで「地球が壊れる」ほどのエネルギーになります。 この正体不明の宇宙線について、私たち観測チームは「アマテラス粒子」と名づけました。アマテラス粒子のように、異様なほど巨大なエネルギーをもつ粒子を「極高エネルギー宇宙線（Extremely-High-Energy Cosmic Rays：EHECR）」といいます。これまで人類が編み出した、もっとも高いエネルギーを生み出す装置は「粒子加速器」ですが、極高エネルギー宇宙線は、地球上での加速限界をは

スペインのカタルーニャ・ナノ科学ナノ技術研究所(ICN2)、中国の西安交通大学、アメリカのストーニーブルック大学からなる国際共同研究チームが、ごく普通の氷が「フレキソエレクトリック効果」を持つことを世界で初めて明らかにしました。これはつまり、氷には曲げると電気が発生する性質があることを意味します。 Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice | Nature Physics https://www.nature.com/articles/s41567-025-02995-6 Scientists find that ice generates electricity when bent https://phys.org/news/2025-09-scientists-ice-generates-electricity

MITの物理学者チームが、量子力学の根幹を揺るがし続けた98年来の歴史的論争に、ついに最終的な決着をつけた。ノーベル賞物理学者Wolfgang Ketterle（ヴォルフガング・ケターレ）教授が率いる研究チームは、1万個以上の原子を絶対零度近くまで冷却し、それを「スリット」として利用するという、史上最も理想化された「二重スリット実験」を敢行。光が粒子と波の二つの顔を同時に見せることは不可能であると、前例のない精度で証明した。この結果は、Niels Bohr（ニールス・ボーア）の主張を裏付け、Albert Einstein（アルベルト・アインシュタイン）がこの特定の量子シナリオについては誤っていたことを示している。 量子力学の心臓部に横たわる世紀の謎：「二重スリット実験」 物理学の世界で最も有名かつ不可解な実験は何かと問われれば、多くの科学者は「二重スリット実験」と答えるだろう。1801年に

拍手の音の主な正体は、両手がぶつかりあう音ではない――。そんな驚きの事実を米日の研究チームが明らかにした。空きびんの飲み口に息を吹き込んだときに音が鳴るのと同じ現象だという。成果は米科学誌フィジカル…

ＮＡＳＡの「南極衝撃過渡アンテナ（ＡＮＩＴＡ）」実験の様子。気球を使って南極の氷の上空を飛行した/Stephanie Wissel/Penn State （ＣＮＮ） 科学者たちは、南極の氷床から検出された異常な電波信号の正体を突き止めることで、１０年来の謎の解明に挑んでいる。 この奇妙な電波は、高エネルギー宇宙粒子「ニュートリノ」の探索中に発生した。宇宙の果てから地球に飛来するニュートリノは、極めて実態を捉えにくく、あらゆる物質を変化することなく通過できることから、「幽霊粒子」とも呼ばれている。 過去１０年間、研究者らはニュートリノの検出を目的とした実験を複数行ってきた。こうした実験のひとつが、米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）による「南極衝撃過渡アンテナ（ＡＮＩＴＡ）」実験で、２００６年から１６年にかけて、南極上空に観測機器を搭載した気球を飛ばした。 この観測の最中に、ＡＮＩＴＡはニュートリノでは

何十年もの間、物理的解釈における科学者が「タイムミラー」または「時間反射」と呼ぶ時間の逆転は理論物理学の周辺領域にとどまっていた。まるでSF映画の一場面のようなコンセプトだ。波が時間をさかのぼって進み、周波数がリアルタイムで反転し、反射の法則が奇妙な方向にねじ曲げられる。 だがニューヨーク市の研究チームが、この仮説を「測定可能な現実」として発表した。 「鏡を見て、自分の顔ではなく後頭部が映っているようなもの」CUNY大学院先端科学研究センター（ASRC）のフセイン・ムーサ博士率いるグループは時間反射が実際に可能であり、現代の技術でも実現できることを示す画期的な実験を行った。 基本的に、タイムミラーは通常の鏡のように光や音を「空間的に反射」するわけではない。波を「時間的に」逆方向へ進ませるのだ。この現象は長らく理論上のものとされてきたが、ここまで明確に観測されたのは初めてだ。 研究者らは「鏡

このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。通常は新規性の高い科学論文を解説しているが、ここでは番外編として“ちょっと昔”に発表された個性的な科学論文を取り上げる。 X： ＠shiropen2 米国マサチューセッツ工科大学（MIT）に所属する研究者らが2022年に発表した論文「On Oreology, the fracture and flow of “milk’s favorite cookie」は、オレオクッキーをひねって分離する際、なぜクリームがほぼ必ず片方のクッキーに残るのかを調査した研究報告だ。

フランスのリヨン高等師範学校（ENSリヨン）で行われた研究によって、熱力学第2法則を「95%もの高確率で破るように見える」驚異的な現象が実験的に確認されました。 研究では、髪の毛よりもはるかに小さい微小な板バネを使い、周囲のごくわずかな温度変動（熱ゆらぎ）を巧みに利用して、本来であれば外部からのエネルギー供給が不可欠な状況であっても、95%の確立で必要な自由エネルギー差を「タダ」で済ませることに成功しました。 これは、ナノスケールの世界で起こる確率論的熱力学という新しい理論に基づくもので、エネルギーの供給が必要となる状態遷移を「ゆらぎ」に頼って引き起こしたものです。 果たしてこの結果は、本当に熱力学第2法則を揺るがすものなのでしょうか？ 研究内容の詳細は『Physical Review Letters』にて発表されました。

アメリカのメリーランド大学（UMD）で行われた研究によって『虚数時間』が物理現象として実験的に検出されたと発表されました。 これまで研究者たちは、波が物質中に留まる時間の「虚数の成分」は数学的には現れるものの、実際に測定可能な現象ではないと考えてきました。 しかし今回の研究により、この「虚数時間の遅れ」がパルス波形の周波数変化という形で現れることが示され、数学的な概念が実際の物理現象に対応していることが明らかになったのです。 つまり「虚数時間」はもはや机上の空論ではなくなり、マイクロ波という身近な波動現象において、その存在と効果が実証されたのです。 研究チームは「本研究の結果は、複素時間遅れを構成する抽象的ではあるが実用上有用な量に、物理的な意味を与えるものです。」と述べています。 しかしなぜ虚数軸にある数値が現実で測れたのでしょうか？ 研究内容の詳細は2025年6月3日に『Physica