宇宙誕生直後の宇宙は、想像を絶する超高温高密度の「原始スープ」に満ちていたと考えられています。
国際研究チームが行った最新の研究によって、そんな宇宙の始まりの極限状態を、地球上の実験室で再現したところ、原始スープが冷めていくときには想像以上に濃厚な後味(=輸送係数)が残っていたことが示されました。
超高温高密度の原始スープが冷めていくとき、素粒子たちはどのような動きを見せていたのでしょうか?
研究内容の詳細は2025年5月19日に『Physics Reports』にて発表されました。
目次
宇宙誕生直後の「素粒子パーティー」ビッグバン直後の宇宙スープは予想外に「濃厚」だった宇宙の起源は「熱狂の後の余韻」まで調べて初めて見える
宇宙誕生直後の「素粒子パーティー」
宇宙誕生直後の「素粒子パーティー」 / Credit:Canva
宇宙はどのようにして生まれたのか――これは誰もが一度は考えたことがある永遠の問いです。
現在の宇宙は穏やかで安定した環境に見えますが、実は宇宙誕生直後は想像を絶する激しさでした。
その頃の宇宙は、あまりにも熱く、あまりにも激しいため、普段は強力な絆で閉じ込められているはずの素粒子さえ自由に動き回れるほどだったのです。
私たちの身の回りにある物質は、どんなに硬く見えるものでも小さな原子という粒が集まってできています。
その原子の中をのぞいてみると、中心に原
...more 子核があり、その中に陽子や中性子という粒子が仲良く詰まっています。
さらに陽子や中性子は、クォークというもっと小さな粒子が集まってできています。
クォークは非常に密接で常に集まっていたい性質を持っていますが、面白いことに決して一人では陽子の外に出てくることができません。
それはクォーク同士を強く結びつける「グルーオン」という粒子が、「絶対に外に出てはいけない」としっかりつなぎ止めているからです。
まるでゴム紐でしっかりと結ばれた友達同士のように、離れようとしても紐の力で引き戻されてしまいます。
ところが、宇宙が誕生してすぐのほんの一瞬(それでも宇宙の歴史の中では重要な瞬間です)、温度は1兆度をはるかに超え、現在の太陽の中心よりもずっと熱い、究極の極限状態でした。
この極限状態では、クォークを束縛していた「色の力」と呼ばれるゴム紐のような力がうまく働かなくなってしまいます。
なぜなら、高温でたくさんの粒子が激しく動き回っているため、「デバイ遮蔽」という現象によって、クォーク同士を長く引きつける力がかき消されてしまうからです。
【コラム】デバイ遮蔽とは何か?
「デバイ遮蔽」という言葉を聞くと、難しい物理現象に感じられるかもしれませんが、実は日常的な出来事にも似た現象があります。例えば、騒がしいパーティー会場を想像してみてください。会場が非常に混雑していると、自分の友達の声は近くにいればよく聞こえますが、少し離れてしまうと周囲の騒音にかき消されてしまいます。物理の世界でも似たようなことが起きます。宇宙誕生直後の超高温状態では、非常にたくさんの粒子が猛烈なエネルギーで激しく動き回っていました。粒子同士は本来、お互いを強く引き付けたり押し離したりする力で結びついていますが、粒子が多すぎると、間にあるたくさんの粒子がその力を「邪魔」することになります。その結果、粒子同士の力は近くでは強く働きますが、距離が離れると急速に弱まってしまいます。この効果を「デバイ遮蔽」と呼ぶのです。言い換えれば、デバイ遮蔽はまるで「混雑したパーティーの騒音」のように働いて、クォーク同士のコミュニケーションを妨げてしまう現象と言えるでしょう。デバイ遮蔽のおかげで、クォークたちは宇宙が生まれた瞬間だけ、まるでパーティー会場で自由に動き回る人のように自由な状態を楽しめるようになったのです。
こうして、クォークたちは初めて自由になり、グルーオンと一緒に宇宙空間を好き勝手に飛び回れるようになりました。
このように、クォークとグルーオンが完全に自由な状態で混ざり合い、猛烈な勢いで動き回っている状態を科学者は「クォークグルーオンプラズマ(QGP)」と呼んでいます。
言うなれば、激しく盛り上がった「素粒子たちのパーティー」のような状態です。
しかし、この熱狂的なパーティーは永遠に続きませんでした。
宇宙は急速に膨張して温度が下がり、クォークたちは再び集まりはじめ、今度は原子核の中に閉じ込められていきます。
この時、激しかった素粒子たちのパーティーの「後味」がどのように残ったのかを知ることが、宇宙の起源や初期宇宙の性質を探るためには極めて重要になります。
この宇宙誕生直後の物質の「後味」、つまり素粒子がどれくらい動きやすかったのか、どのくらい粘り気があったのか、といった性質を科学者は「輸送係数」という言葉で表します。
ただし、宇宙誕生直後にタイムマシンで戻って、実際にこの「宇宙スープ」をかき混ぜてみることは当然できません。
そこで科学者たちは、この宇宙誕生直後の環境を地球上で再現することにしました。
再現された極限状態の宇宙スープを調べるための理想的な「測定器」になるのが、チャームクォークやボトムクォークという非常に重いクォークを持つ粒子(重粒子)です。
これらの重粒子はまるで超重量級の粘度計のように機能し、宇宙誕生直後の激しく熱いスープの粘り気や動きやすさを敏感に感じ取ることができるのです。
これまでの研究では、主にクォークグルーオンプラズマそのものの性質や、その中での粒子のエネルギー損失などについて多くのことがわかってきました。
しかし、宇宙が冷え始めて再びクォークが閉じ込められ、普通の粒子(ハドロン)に戻っていく段階ではどのようなことが起きていたのでしょうか?
実はこの「パーティーが終わった後」の冷却過程での粒子のふるまいについては、まだ十分には理解されていませんでした。
本当に宇宙誕生の瞬間の謎を完全に理解するには、このパーティー後の冷却段階の調査が欠かせないのです。
では、実際の実験では、どのようにして宇宙誕生直後のスープを再現し、その「後味」を調べているのでしょうか?
ビッグバン直後の宇宙スープは予想外に「濃厚」だった
ビッグバン直後の宇宙スープは予想外に「濃厚」だった / Credit:Canva
どのようにして宇宙誕生直後のスープを再現し、その「後味」を調べるのか?
調査にあたって研究者たちはまず、巨大な粒子加速器を使って、鉛のように非常に重い原子核を光の速さに極めて近い速度まで加速させます。
そして、この猛スピードで動く原子核同士を正面衝突させるのです。
すると、衝突の瞬間には、宇宙誕生から数マイクロ秒後に存在した超高温・超高密度の「クォークグルーオンプラズマ(QGP)」が生まれます。
この時の衝突点の温度は、なんと太陽の中心温度の10万倍以上、約1兆度という驚異的な高温に達します。
これはまさに、宇宙誕生直後の激しい環境を地球上に小さなスケールで再現しているようなものです。
この激しい衝突によって、クォークやグルーオンを含む大量の粒子が生成されます。
その中には特に重要な役割を果たす重いクォーク(チャームクォークやボトムクォーク)も生まれます。
こうした重いクォークは、生成された瞬間から他の軽い粒子とは異なる動きをします。
質量が大きいため、最初の激しい爆発(クォークグルーオンプラズマ生成直後)でも周囲の軽い粒子ほど高速で飛び出さず、比較的ゆっくりと動き始めるのです。
先にも述べたように重いクォークは、この激しく熱い粒子のスープの中を通り抜ける間、スープの性質(例えば粘度や動きやすさ)を敏感に感じ取りながら進んでいきます。
そして次第にクォークグルーオンプラズマは急速に冷え始め、自由に動き回っていたクォークたちは再び集まり、「ハドロン」と呼ばれる安定した粒子(陽子や中性子など)へと姿を変えていきます。
そして、このハドロン物質の状態になった後でも、重いクォークを含む粒子(例えばDメソンやBメソンなどの重粒子)は、周囲の軽い粒子と何度も衝突しながら、冷めゆく粒子スープの中をゆっくりと通り抜けます。
このプロセスは、例えば、混雑したプールに重いボールを落とした場合を想像すると分かりやすいでしょう。
ボールを水面に落とすと最初は激しい水しぶきがあがりますが、時間が経つにつれてその波は収まっていきます。
しかし波が収まった後も、ボールは水の中で泳いでいる人々に何度もぶつかりながらゆっくりと動き続けます。
実験での重いクォークもまさにこの重いボールのように、最初の激しい衝突(クォークグルーオンプラズマ)段階を通り過ぎた後でも、冷え...
電気の流れは普通、電子という粒子が線路のような導線を移動することで起こります。
しかしもし電子がほとんど動かず、「スピン」と呼ばれる性質だけがリレーのように次々と伝わって情報を運ぶとしたら――まるでSFのようだと思うでしょう。
オランダのデルフト工科大学(TU Delft)で行われた最新の研究によって、電子自身ではなく、そのスピンのみが情報を運ぶ『スピン流』を、巨大な磁石を使わず安定的に発生させチップを開発することに成功しました。
電子が動かずスピンのみが流れるこの新技術は、量子コンピュータや省エネデバイスなど未来の情報通信を支える可能性を秘めており、その画期的成果が科学界で注目を集めています。
研究内容の詳細は2025年6月24日に『Nature Communications』にて発表されました。
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電子を動かさず情報を伝える「スピントロニクス」とは?電子が止まってスピンだけが動く――グラフェンが起こした量子革命グラフェンが開いた「スピン流革命」
電子を動かさず情報を伝える「スピントロニクス」とは?
電子を動かさず情報を伝える「スピントロニクス」とは? / Credit:Canva
スマートフォンを長時間使っていると、いつの間にか本体が熱くなってしまった──そんな経験は誰しもあるのではないでしょうか。
これは、電子回路の中を電子が移動するときに抵抗が生じ、電気エネルギー
...more の一部が熱として逃げてしまうためです。
もし、このエネルギーのロスをなくすことができたら、もっと効率的で省エネルギーな電子機器が作れるはずです。
こうしたアイデアから登場したのが、近年話題の「スピントロニクス」という新技術分野です。
スピントロニクスは、「スピン」という電子が持つ不思議な性質を利用して情報を伝える技術です。
「スピン」とは電子自身が持つ磁石のようなもので、小さな方位磁石の針が上か下かというように、電子それぞれが決まった磁石の向きを持っています。
通常の電流は、電子が集団で一方向に移動することで電気信号を伝えますが、「スピン流」では、電子はほとんど動かずに、磁石の向き(スピン)の情報だけが電子から電子へと伝達されていきます。
身近な例で例えてると、電子が人間でスピンが人間の「お気持ち(ポジティブとネガディブ)」のようなものだとすれば、人間はそのままに「お気持ち」だけが人づてに伝達されていく状態と言えるでしょう。
結果として電流が流れることはありませんが、それでも情報だけが遠くまで届くのです。
これが、「純粋なスピン電流(スピン流)」と呼ばれるものです。
スピン流の大きな魅力は、熱として失われるエネルギーが極めて少ないことにあります。
電子そのものが動かないので、移動時の抵抗がほぼゼロとなり、発熱やエネルギーのロスを劇的に抑えることができるからです。
もしこれを実用化できれば、スマートフォンやパソコンは今よりずっと省エネで長持ちし、さらにスピンを使った超高速で省電力なメモリやプロセッサなど、未来的なデバイスの実現にもつながります。
また、スピン流は電子の持つ量子的な性質を利用するため、量子コンピュータの性能を飛躍的に高める新技術としても注目されているのです。
そのスピントロニクスの最有力候補として研究が進められてきたのが、グラフェンという炭素原子1個分の厚さしかない素材でした。
グラフェンは薄くて軽く、しかも電子の動きが速いため、スピンの情報を遠くまで運べる理想的な材料とされてきました。
ところが大きな問題がありました。
これまでグラフェンでスピン流を制御するには、大型の磁石を使って強い磁場を加えなければならなかったのです。
これではスマホや小型の電子チップに組み込むのはほとんど不可能でした。
そこで研究者たちは、磁石や磁場を外部から加えることなく、小さなチップの上でスピン流を安定して作り出す方法を探しました。
果たしてスピン流で情報伝達を行うチップのような夢の技術は実現できるのでしょうか?
電子が止まってスピンだけが動く――グラフェンが起こした量子革命
電子が止まってスピンだけが動く――グラフェンが起こした量子革命 / Credit:Canva
電子を動かさずスピン情報だけを流すチップは実現するのか?
答えを出すため研究者たちは、まずグラフェンのすぐ隣に特殊な磁性材料を重ねるというアイデアを試してみました。
用意されたのはCrPS₄(シーアールピーエスフォー)という特殊な結晶で、クロム、リン、硫黄の原子がミルフィーユのように何層にも積み重なってできています。
このCrPS₄は普通の磁石とは違って、ごく薄い原子層の中にだけ磁性を持つ、不思議な性質を持っています。
研究者たちは、この薄くて平らなCrPS₄の上に、原子一枚分の薄さしかないグラフェンを丁寧に重ね合わせて、小さなサンドイッチ構造を作りました。
この「原子サンドイッチ」には、特別な仕掛けがありました。
グラフェン自体は本来磁性を持っていませんが、CrPS₄と接することで、その磁気的な性質がグラフェンの中にしみ込むように伝わり、電子の性質が劇的に変わります。
具体的には、グラフェンの端に沿って特殊な電子状態が現れ、スピンが綺麗に並びながらも、電子自体はそれほど大きく動かないという奇妙な状態が作られます。
これは「量子スピンホール(QSH)効果」と呼ばれるもので、通常は強い外部磁場がなければ実現できない現象でした。
しかし、今回の実験では、この状態を大きな磁石を使わずに、CrPS₄の持つ磁性だけを活用して実現することに初めて成功しました。
さらに、この実験ではもう一つ興味深い現象が見られました。
「異常ホール効果(AH効果)」という、物質が持つ磁性の影響で電気が勝手に横に曲がって流れる不思議な現象も、同時に観測されたのです。
グラフェンはもともと磁石のような性質を持ちませんが、CrPS₄の影響を受けて磁性を持つようになり、この異常ホール効果が室温近くでもはっきりと観測されるほど顕著に現れました。
これにより、グラフェンが磁性を帯び、しかもQSH効果とAH効果という通常は同時に起こりにくい現象が共存するという、珍しい状況が初めて実証されたのです。
また研究チームは、この特殊な「スピン流」が持つ情報伝達能力についても詳しく調べました。
グラフェンを使ったデバイスの中を、このスピン情報がどれくらい安定して伝わるのかを検証したのです。
すると驚くべきことに、数十マイクロメートルという電子の世界では驚異的な距離まで、スピンの情報がまったく乱れることなく伝わりました。
数十マイクロメートルとは、人間の髪の毛1本とほぼ同じか、数本分の距離に相当します。
こんなに長い距離でも、磁石の向きをそろえたスピンの情報は途中で壊れることがありませんでした。
これは、トポロジカルという特殊な数学的な保護の仕組みによってスピン流が守られているためで、多少の欠陥や障害があっても影響を受けないことを意味します。
研究者たちは、この頑丈なスピン流を「欠陥や障害に対しても頑強なトポロジカルに保護されたスピン流」と表現しています。
今回の実験で特に注目すべきは、従来の研究のように巨大な磁石を使った大がかりな装置が不要で、極めて小さなチップの上で全ての結果を確認できたことです。
これは、スマートフォンやパソコンなど私たちの身近なデバイスに応用可能なスピントロニクス技術が、現実味を帯びてきたことを示しています。
では、この発見は具体的にどのような技術や製品に応用され、私たちの生活を変える可能性を秘めているのでしょうか?
グラフェンが開いた「スピン流革命」
グラフェンが開いた「スピン流革命」 / Credit:Canva
今回の研究によって、「巨大な磁石を使わず、グラフェンという極めて薄い材料の上で安定したスピン情報の流れを作ることが可能である」という画期的な可能性が示されました。
これは単に「磁石なし」でスピンを操れるという便利さだけではありません。
電子機器が抱えてきた発熱やエネルギーロスといった大きな問題を根本から変えてしまうほどの重要な発見なのです。
なぜそんなに重要なのか──それは、現代の電子機器が「熱」との戦いを続けているからです。
スマートフォンやパソコン、さらには巨大なデータセンターまで、電子が動くことで常に熱が生まれ、その熱を逃がすために膨大なエネルギーを使っています。
今回の研究が示したスピン流を使えば、電子そのものを動かさずに情報を伝えることができるため、熱として無駄に失われてしまうエネルギーを大幅に削減できる可能性があります。
その結果、スマホ...
小塚信哉が手掛ける「シンヤコヅカ(SHINYAKOZUKA)」の2026年春夏コレクションにあたる「ISSUE #8」は、東京・科学技術館で発表された。会場へ向かうにあたり、私は自宅からの動線を考え、神保町駅で下車して徒歩で向かうつもりでいた。しかし、インビテーションにはこう記されている。 田安門ルート(750m)を推奨しております。九段下駅2番出口から、九段坂を上っていくと左手に公園入口が見えてきます。公園入口を入り田安門をくぐるとその先が北の丸公園です。道沿いに進むと、左手に科学技術館があります。 単に最短経路を知らせてくれている「親切」と読み取ることもできるが、“推奨”とは捉え方によっては「是非、九段下から田安門をくぐり、武道館の前を通って来て欲しい」という控えめな“お願い”に読めなくもない。私は、小塚のことを生粋のロマンチストだと思っている。きっと何か意図のある誘導なのだろうと、予定を変更し九段下駅で下車。指示通りに会場へと向かった。インビテーションには今季のテーマも書かれていた。「The moon is floating in the room」。直訳すると「月が部屋の中に浮かんでいる」。現実ではあり得ないこの光景は一体どんな状況なのだろうか。そんなことを考えながら夕暮れの坂道を上っていくと、まだ日は沈んでいないにもかかわらず、いくつかの“月”が眼前に現れた。 一つ目
...more は、田安門をくぐってすぐに見えた日本武道館の屋根。玉ねぎのような丸みを帯びた金色のフォルムが、まるで夕方の空に浮かぶ月のように見えた。「なるほど、小塚はこれを見せたかったのか」と(自己)満足げに歩いていると、父親と共に下校中だと思われる“黄色い帽子“を被った小学生に出会った。「部屋の中に浮かぶ不思議な月」のことを考えながら歩いている私にとって、ふと視界に入ったその鮮やかな色彩はその日に出会った二つ目の月だった。皇居に沿うように舗装されたうねうねとした道を歩き終わり、目的地で一服しようと入った喫煙所で最後の月、もとい“星”をみた。それは、科学技術館の外壁に施された、星を模した六芒星模様だったのだが「部屋の中に浮かぶ不思議な月」のことを考え続けていた私にとっては、十分すぎるプロローグとなった。 そうした“月たち”に導かれるように会場に着き、ショーが幕を開ける。照明が落ち、モデルたちは真っ直ぐには歩かず、うねうねと蛇行するようにランウェイを進み始めた。その瞬間、私は思った。「インビテーションの通りに、九段下から田安門をくぐって来てよかった」と。なぜなら、私が皇居沿いに歩いてきたあの曲がりくねった道の軌道と、彼らがいま歩いているこのショーのラインが見事に重なっていたからだ。配られたインビテーションには、こんな言葉が添えられていた。 実際の月と同じですが、そんな当たり前の情景も心の天気が悪ければ見えなくなり、部屋の灯りをつけるようなスイッチが必要なのかもなと思いました。 「The moon is floating in the room」小塚はこのテーマを通して、服そのものより先に、当たり前の情景が“素敵”に見えるためのスイッチを、そっと入れてくれたように思う。 このコンテンツは FASHIONSNAP が配信しています。
2025年7月15日
ジブラルタ生命保険株式会社
ジブラルタ生命保険株式会社(本社:東京都千代田区、代表取締役社長 兼 CEO 蕪木 広義)は、学生向け金融教育「Financial Wellness College Essential」が『日本子育て支援大賞2025』を受賞したことを、お知らせいたします。
表彰式の様子(左)当社執行役員:東 直司(右)一般社団法人日本子育て支援協会理事長:吉田 勝彦 様
当社は、「身体の健康」「心の健康」に加え、家計管理と生活設計に関する正しい知識と判断=Financial Wellnessというコンセプトのもと、小学生から社会人までの各世代に合わせた金融教育コンテンツを提供しています。
「Financial Wellness College Essential」は、小学校~高校生に向けた金融教育コンテンツであり、子どもの頃から正しい金融リテラシーを育み、お金と社会の仕組みを理解して人生の歩み方を考えることは、将来の健全な経済生活を営むために欠かせない要素である、という考えから、「学習指導要領に準拠しており授業で実施可能」「一方的な授業ではなくワークやゲームを通じて楽しく学べる」という特長があり、全国津々浦々の学校で授業を実施しています。
今後も金融教育の重要性
...more を広く伝えるため、学生・教育関係者・保護者~社会人までより多くの皆様に金融教育コンテンツを提供し、社会全体の金融リテラシー向上に貢献してまいります。
<日本子育て支援大賞について>
「日本子育て支援大賞」とは、一般社団法人 日本子育て支援協会が主催する、子育てママとパパさらにはその祖父母が役に立つと評価した商品やサービスを表彰するもので、今年が6回目の実施となります。子育て世代の「衣」「食」「住」という3つの領域を基本とした、全8領域を対象としています。「安心・安全」「便利、負荷の削減・低減」「子どもの成長」「親子のコミュニケーション」「快適性(楽しい子育てライフの実現にむけて)」の評価項目のうち、いずれかにおいて、特に顕著な特色や配慮・工夫がみられ、子育て世帯に役立ち魅力的であることが評価のポイントとなります。
(日本子育て支援大賞:https://www.jcfs-ac.jp/grandprize/prize.html)
【コンテンツ一覧】 ※いずれのコンテンツも出前授業が可能です。
対象
タイトル
概要
小学生
お金ってなに?
ゲームを通じてお金の機能が体験できる
中学生
将来とお金の入門教室
ワーク主体で家計管理や消費が学べる
高校生
将来とお金のことを考えよう
家庭科「金融」に対応
保護者
おこづかい教育 出前教室
保護者限定でのおこづかい管理教室
全年齢
あなたの未来が見えてくるいちばん大事なお金の話
吉本興業との共同プロジェクト「笑金」で制作 タレントなどの実例を交え笑って学べる金融授業を実現
コンテンツの詳細や出前授業については、当社金融教育特設サイトをご覧ください。
学生向け金融教育専用ホームページURL: https://www.gib-life.co.jp/st/fwce/
本格的に夏が始まった。暑い季節には怖い話、読みたくなりますよね。 怪談作家・田辺青蛙さんが、小学生から聞いた不思議で奇妙な体験談を集めた。中には外国の小学生から聞いた話もあるという。ただ怖くて不気味なだけではない。少しツッコミどころがあったり、ほっこりする場面もあったりする一冊だ。 全33話の中で、個人的に印象に残った話に触れたい。「すべり台ババア」である。すべり台の手すりにひもをかけ、首をしめようとしたり、異世界にひきずりこんだりする。