量子力学と相対性理論の間の緊張関係は、長い間、現代物理学における中心的な対立であり続けている。量子重力理論の開発は、この分野における大きな未解決の課題の一つである。しかし、これを実現することはまだ誰にもできていない。とはいえ、より多くのデータを収集することで、その潜在的な解決策に光が当てられることもある。たとえそのデータの一部が否定的な結果を示すものであってもである。
最近、そのようなことが南極の氷床に設置されたニュートリノ検出器であるIceCubeで収集されたデータのレビューで起こった。テキサス大学アーリントン校の研究者たちは、重力が量子力学的な変動に基づいて極微小な程度でも変化する兆候を探した。しかし、率直に言えば、彼らはそのような証拠を見つけることはできなかったのだ。
この微小な揺らぎを調べるために、彼らはIceCubeが捉えた30万個以上の検出ニュートリノを分析した。IceCubeは、1平方キロメートルの氷の中に何千ものセンサーを埋めた、壮大な工学的成果である。数秒ごとに100兆個ものニュートリノが通過する中で、一つの検出器がそのうちの一つに反応した場合、そのエリアの局所重力における変動の影響を受けたかどうかのデータが収集される。
このような膨大なデータセットは非常に正確な測定を可能にした。IceCubeの発見に関する論文を執筆した300人以上の物理学者の一人であるBenjamin Jones博士は、テキサス大学アーリントン校のプレスリリースで、「100万倍以上の精度」であると述べている。しかし、それにもかかわらず、研究者たちは局所重力場における量子変動の証拠を見つけることはできなかった。
しかし、これは全てが悪いニュースというわけではない。量子重力の一つの可能な説明を排除することで、他の仮説に取り組むことができるようになる。Jones博士は、自身の研究室の努力がニュートリノ自体の質量の研究にシフトしていることを説明しながら、その見通しを前向きに捉えている。これらの捉えどころのない粒子についてより多くを理解することは、宇宙の全体的な物理モデルを理解する努力に決して害を与えるものではない。とはいえ、多くの科学者は、「万物の理論」の解決のための潜在的な手がかりを見つけられなかったことに失望しているかもしれない。
今のところ、IceCubeはデータの収集を続け、科学者たちはそれを分析し続けるだろう。しかし、新たな量子重力理論の探索は理論的な再考に戻ったようであり、これは検出器がどれほど高度であっても、テストされる前の必要なステップである。
論文
参考文献
この記事は、ANDY TOMASWICK氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス（表示4.0 国際）に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。
コメント