宇宙の成り立ちに迫れ！ 次世代加速器ＩＬＣ 建設実現へ正念場

宇宙の成り立ちに迫れ！　次世代加速器ＩＬＣ　建設実現へ正念場　

国際リニアコライダーの想像図（Rey.Hori氏提供）

　宇宙や物質の成り立ちに迫る次世代加速器「国際リニアコライダー（ＩＬＣ）」を東北地方に建設する構想が正念場を迎えている。実現すれば日本に初めて巨大な国際研究施設が誕生し、ノーベル賞級の成果が期待されるが、建設費が巨額とあって情勢は予断を許さない。（伊藤壽一郎）

ヒッグス粒子の性質を徹底解明へ

　ＩＬＣは日米欧など世界の物理学者で作る組織が２０１３年に建設構想をまとめた。最新計画では岩手・宮城両県にまたがる北上山地の地下１００メートルにトンネルを掘り、全長約２０キロの直線状の粒子加速器を設置。両端から電子と陽電子をほぼ光速に加速し衝突させ、宇宙が誕生したビッグバン直後の超高温を再現する壮大な実験施設だ。３０年代の稼働を目指している。

　衝突のエネルギーによって、万物に質量を与える素粒子のヒッグス粒子を生成。崩壊の様子を詳しく調べることで新たな物理法則を探究し、宇宙の成り立ちに迫るのが狙いだ。

　宇宙は１３８億年前のビッグバンで誕生し、１００億分の１秒後にヒッグス粒子が生まれ、その後に原子や星ができた。ヒッグス粒子の性質は、宇宙や物質の形成過程を探る重要な糸口になる。

　ヒッグス粒子は１２年、スイスにある欧州合同原子核研究所（ＣＥＲＮ）の巨大な円形加速器「ＬＨＣ」で発見され、存在を予言した物理学者がノーベル賞に輝いた。

　だが、その性質はよく分かっていない。ＬＨＣはさらに未知の素粒子発見も目指しているためエネルギーが巨大すぎ、ヒッグス粒子の大量生産や詳細な観測に向かないからだ。

　ＩＬＣも元々はヒッグス粒子の発見を視野に、全長３０キロで巨大なエネルギーを発生させる構想だった。だがＬＨＣに先を越されたため、目的を性質の解明に絞り「ヒッグス粒子工場」に路線を変更。全長を２０キロに縮小し、ヒッグス粒子を量産しやすいようにエネルギーを半減させる新計画を昨年、打ち出した。

　新計画は、実現のネックになっている建設費が当初の８３００億円から５千億円に減る利点も大きい。ＬＨＣと違って直線状の施設のため、将来は装置を付け足して延伸し、エネルギーを高めることもできる。

　新たな物理法則が見つかれば、物質の究極の姿を探る素粒子物理学に革命的な進歩をもたらす。標準理論と呼ばれる現在の基本法則は多くの実験で正しさが証明されているが、これで説明できるのは実は宇宙全体の約５％にすぎないからだ。

　新計画への移行で未知の粒子発見や、宇宙を満たす暗黒物質の正体を暴くことは難しくなった。だが、謎に包まれたヒッグス粒子の実体解明は、標準理論を超える新たな物理学の突破口になると期待されている。

政府、年内にも是非判断　課題は建設費

　ＩＬＣを日本に誘致するかどうかについて、政府は明確な姿勢を示していない。理由は巨額の費用負担だ。当初計画では総額８３００億円を日米欧で分担し、誘致国である日本の負担額は約６割の５千億円と見込まれた。

　これに対し日本学術会議は「財政逼迫（ひっぱく）下で時期尚早」と否定的な見解を示し、所管する文部科学省は判断を先送りした。

　新計画では日本の負担額は３千億円で、建設に１０年かかるため年間３００億円が必要になる。国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の関連費用の年間４００億円よりは少ないが、限られた科学技術予算に単純な上乗せは難しい。

　物理学者でつくる国際組織は先月、日本政府に対し、年内に誘致の姿勢を明確化するよう求める声明を発表。欧州は年明けに素粒子研究の次期計画づくりに着手する予定で、それまでに日本が態度を表明しないとＩＬＣ構想を盛り込むことができなくなるからだ。

　文科省の有識者会議は新計画の科学的な意義などを審議中で、計画は妥当とする報告書を来月にもまとめる見込み。これを踏まえ政府は年内にも誘致の是非を判断するが、建設費の捻出方法はまだ見えていない。

社会や経済に大きな波及効果

　ＩＬＣの実現には多くの先端技術が欠かせない。心臓部である加速器の高性能化や小型化などの研究開発は、社会や産業にも広く役立ちそうだ。

　例えば中性子を加速して患部に当てるがん治療は、巨大な装置を使うため受診機会が限られるのがネックだったが、装置が小型化すれば多くの人が利用できるようになる。

　農業では作物に重粒子を当てる品種改良が行われ、自動車産業では強度を増すためタイヤに放射線を照射している。加速器の研究開発は、これらの精度や品質の向上をもたらすだろう。

　ＩＬＣでは、電子と陽電子ビームの軌道制御に使う超電導磁石の研究開発も行う。超電導磁石は２０２７年の開業を目指すリニア中央新幹線や、体内を写し出す医療用の磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）にも使われており、これらの性能向上につながりそうだ。

　経済への影響も大きい。文部科学省は１９日、着工からの２０年間で、国内で最大２兆６１００億円の経済効果と１７万２千人の雇用創出をもたらすとの試算を発表した。東日本大震災で甚大な被害を受けた東北地方の復興や再生に、大きく貢献するという。