Nima Arkani-Hamed に宇宙の話題を話してもらう - 難しいことではありません - 彼はあなたを人間の理解の限界に連れて行くのに必要なだけ何分でも何時間でも話します。 、アインシュタインを超えて、時空と量子力学、そして 20 世紀の物理学のすべてのそれらの疲れた比喩を超えて、すべてがどのように機能するかについての壮大な新しいビジョンへ.とてもシンプルで明快に見えるでしょう。彼は、2015 年にはまだ投機的であることを思い出させてくれます。しかし、彼はいつかそのビジョンが実現すると確信しています。
彼が過去 20 年間に生み出してきたアイデアの奔流の力により、彼は 2012 年に 300 万ドルの初の基礎物理学賞を受賞しました。ヒッグス粒子、超対称性の新しい実現、暗黒物質の理論、ゲージ理論散乱振幅における新しい数学的構造の探索」 — ニュージャージー州プリンストンにある高等研究所 (IAS) の Arkani-Hamed 教授、43 歳、今日働いている最高の理論物理学者の 1 人と広く見なされています。同僚は、信じられないほど複雑な問題を単純化する彼の才能、並外れた数学的能力、創造性、本能、物理学に関する膨大な知識を指摘しています。スタンフォード大学の理論素粒子物理学者である Savas Dimopoulos は、次のように述べています。
しかし、多くの一流の物理学者が舞台芸術を敬遠する一方で、Arkani-Hamed は「救世主」、「Pied Piper」、「興行主」として機能していると同僚は言います。腕を動かし、黒髪を肩まで垂らしながら、彼は計算、思考実験、歴史的先例を物語に織り込み、自信を持って次の章を概説します。彼のリスナーは、大学院生からノーベル賞受賞者までさまざまです。メリーランド大学カレッジパーク校の理論物理学者 Raman Sundrum は次のように述べています。
Arkani-Hamed の使命 — 言うのは簡単ですが、彼がほとんど眠らないほどすべてを消費する — は、宇宙を理解することです。 「ロリーギャグをする時間がまったくない気がする」と彼は今年の夏、プリンストンで語った.この強迫観念は彼をいくつかの方向に連れて行きますが、近年、宇宙についての 1 つの疑問が、この分野全体とともに彼の頭を悩ませるようになりました。素粒子物理学者は、宇宙の性質が避けられず、予測可能であり、彼らが言うように「自然」であり、賢明なパターンにまとめられているかどうか、または宇宙が非常に不自然であるかどうか、無数の他のよりありふれた可能性の間の独特の順列であるかどうかを知りたいと考えています。その特別な条件が生命の発生を可能にするという以外の理由はありません。自然界は、原則として、認識可能なものです。しかし、もし宇宙が不自然で、宇宙のルーレット盤の幸運な結果である生命に合わせて微調整されているなら、宇宙の広大で多様な「多元宇宙」が私たちの手の届かないところに存在しなければならないのは当然のことです。 .この多元宇宙は、私たちの宇宙をそれ自体で完全に理解することを不可能にします.
現状では、「標準モデル」と呼ばれる 40 年前の一連の方程式で体系化された既知の素粒子は、賢明なパターンを欠いており、生命のために驚くほど微調整されているように見えます。 Arkani-Hamed と他の素粒子物理学者は、自然性への信念に導かれて、標準モデルをより大きな自然なパターンに適合させる巧妙な方法を考案するのに何十年も費やしてきました。しかし、これまで以上に強力な粒子コライダーは、新しい粒子や現象の形で彼らの提案の証拠を見つけることに何度も失敗しており、自然が死んでいるという暗く急進的な見通しをますます指摘しています.
それでも、アルカニ・ハメドの主任を含む多くの物理学者は、より決定的な答えを求めています。そして今、自然性の問題に答えようとする彼の探求は、中国を経由しています。 2 年前、彼は北京の新しい未来高エネルギー物理学センターの初代所長になることに同意した。それ以来、彼は中国を 18 回訪問し、前例のない規模の機械の建設を訴えてきました。円周が最大 60 マイル、つまりヨーロッパの大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) の約 4 倍の大きさの円形粒子衝突型加速器です。 「グレート コライダー」の愛称で呼ばれ、30 年間で約 100 億ドルの費用がかかると推定され、LHC の後を継いで物理宇宙の新しい中心となります。 Arkani-Hamed と彼に同意する人々によると、この 100 兆電子ボルト (TeV) の衝突型加速器は、LHC が収集できなかった粒子を見つけるか除外するのに十分なほど、亜原子粒子を激しく衝突させ、救出または殺害します。自然性の原則と物理学者を 2 つの根本的に異なる図の 1 つに向かわせます:認識可能な宇宙または認識できない多元宇宙です。
中国のコライダー キャンペーンは、Arkani-Hamed 以外にも、Yifang Wang、ノーベル賞受賞者 David Gross、Fields メダリスト S.T. Yau だけでなく、多くの実験家やエンジニアが舞台裏で働いていますが、このプロジェクトは物議を醸しています。専門家は、マシンが何を達成するかについて意見が分かれています。彼らはまた、中国が素粒子物理学の舵を取る準備ができているかどうか疑問に思っており、ヨーロッパの何千人もの物理学者の助けを借りても、中国の小さな素粒子物理学コミュニティが今後 20 年間で非常に巨大で複雑なプロジェクトを実行するのに十分な速さで成長できるかどうかを疑問視しています。そして米国。キャンペーンを支持する素粒子物理学者のタオ・ハンは、中国人の同僚の何人かの懸念を表明しました。
今こそ決断の時です。中国政府は年末までに 5 カ年予算計画を発表し、コライダー プロジェクトの研究開発に投資する予定があるかどうかを明らかにします。
「中国でのこの 100 TeV コライダー プログラムは素晴らしいものです。やりがいがあります。それは危険です。だからこそ、ニマがいなければ、これほど多くの注目を集めることはできなかったと思います」と、キャンペーンを支援するために北京を訪れたサンドラムは語った. 「これを完全なファンタジー、負けるファンタジーから、戦うチャンスのあるものに変えるには、彼にとって大きな説得力が必要でした。」
パーク アンド ゴー
Arkani-Hamed にとって、中国のコライダー キャンペーンは、開いたドアを押しているように感じます。 「よく考えてみれば、まさに完璧だ」と彼はオフィスのソファでコーラゼロをすすりながら言った。 「物理学にとっては素晴らしいことです。それは中国にとって素晴らしいことだろう。彼らは世界一になれる何かを探しています。」彼は次のように続けています。そして、それが起こったとき、あなたはそれをするべきです。あなたはそれをするべきです！」
チョークの斑点のある黒板と壮大なアンティークの机に 6 月の陽光が降り注ぎました。 Arkani-Hamed は、彼のパートナーである生物学者が 2 年前に南アフリカでサファリに行ったときに撮影した雄のヒョウの額入り写真の下に座っていました。いつもの黒の T シャツ、カーゴ ショート パンツ、サンダルという格好で、腕には猫のひっかき傷がつきました。廊下から丁重に覗き込んだ客員研究員を抱きしめる。昼食時、弟子たちに囲まれて、彼はナプキンに理論を走り書きし、いくつかを擁護し、他のものを説明し、コーラゼロをさらに一気飲みした. (彼のカフェイン摂取量は、数年前に 1 日あたり 15 ～ 16 杯のエスプレッソ ショットでピークに達しました。)
Arkani-Hamed は、冗談めかして「ストーカー」と表現した若い男性が廊下でぶらぶらしていても、時間に寛大で、彼と一緒に働きたい大学院生を断ったことは一度もないと主張しています。彼の群れの多くは、一流の研究大学の学部に入学し、現在はその世代のリーダーです.ハーバード大学でアーカニ＝ハメドの下で学んだ、パサデナにあるカリフォルニア工科大学のクリフォード・チャンは、「ニマの学生であることは、ウサイン・ボルトをトラックのコーチとして持つようなものでした。マサチューセッツ工科大学のジェシー・セイラーは、アルカニ・ハメドのにぎやかなハーバードのオフィスでほぼ毎日、笑いに満ちた雄牛のセッションと「神経をすり減らすカフェイン主導の尋問」で過ごしたと説明しました。 Thaler 氏は次のように付け加えています。 -の上。そしてエスプレッソを飲みます。」
Arkani-Hamed は、彼のキャリアを通じて破壊的な力を発揮してきました。彼は、1990 年代半ばにカリフォルニア大学バークレー校の大学院で名を馳せ始めました。彼が 20 歳年上の著名な研究者である Dimopoulos によるプレプリントの誤りを指摘したとき、彼のアドバイザーは、Dimopoulos がヨーロッパでのサバティカルから戻って、ポスドク研究者になる予定だった Arkani-Hamed と研究したいと考えているのではないかと示唆した。スタンフォード大学 SLAC 国立加速器研究所。 「なんてダサいんだ」ディモプロスは考えたことを思い出した。 「どうしてポスドクに自分の将来を決めさせるの?」結局、彼は戻ってきて、彼とアルカニ・ハメドは親しい友人であり協力者になりました. 「私たちは一緒に非常に生産的な時間を過ごし、楽しい時間を過ごしました」とディモプロスは言いました。 「彼は私の人生で最高の友達の一人です。」彼らの最大のコラボレーションは、私たちの 3 次元現実の各点で巻き上げられた余分な空間次元の仮想効果で、標準モデルを完成させました。
Arkani-Hamed が次々と新しい研究分野を生み出したとき、彼は駐車規則などの現実世界の気を散らすものに抵抗しました。バークレーの若い教授として、彼は彼に割り当てられた遠くのスペースではなく、彼の建物の近くのほとんど空の駐車場に駐車することを主張しました。彼はバークレーからハーバードへ。そこでは、彼の駐車場の問題はいくらか緩和され（彼の車は定期的に近くの駐車場にレッカー移動されていましたが）、彼のキャリアは繁栄しました。ハーバード大学の物理学者であるメリッサ・フランクリンは、彼は「場所全体を生き生きとさせた」と語った. 2008 年に、彼が「目的の純粋さ」と教職からの解放を求めて IAS に向かったとき、駐車問題は解決しましたが、「私たちは泣きました」とフランクリンは言いました。 「私たちは泣きました。」
アルバート・アインシュタインやクルト・ゲーデルのような偉大な思想家がそのキャリアを終えたIASの静けさは、アルカニ・ハメドの野心を遅らせていません。現在、彼の絶え間ない新しいアイデアの流出に加えて、彼の夢のコライダーを追求するために、昼も夜もフライトとミーティングでいっぱいです。その 6 月のかなり遅く、知的に疲れ果てた記者を駅に降ろした後、Arkani-Hamed はニューアークまで車で行き、香港行きの赤目飛行機に乗りました。中国の同僚とコライダー プロジェクトのガイド研究。 「私はライオンが食べるように眠ります」と彼は説明しました。
星への脱出
Arkani-Hamed の母親、Hamideh Alasti は、世界を理解しようとする息子の意欲がかつて彼の命を救ったと信じています。彼はヒューストンで生まれました。彼の父、ジャファーは、月の物理的特性を分析するアポロ計画で働いていました。 (Arkani-Hamed の母親と妹の Sanaz “Sunny” Jensen も物理学者です。) 一家がイランとアメリカの大学での仕事を行き来する中、若い Nima は Tell Me Why のような本に夢中になりました。 、Arkady Leokumによる、そしてカエル、ヘビ、サンショウウオを捕まえて育て、それらの行動を研究するなど、実践的な科学的調査を楽しんだ. 「彼は本当に物質的な生活に関心がありませんでした」とアラスティは言いました。 「彼にもっと素敵なシャツを着てほしかったとしても、彼はそれを望んでいませんでした。」彼の父親は次のように付け加えました。彼はとても頑固でした。彼が 4 歳の頃に 11 時間ほどハイキングしたことを覚えています。私は彼に私の肩に乗るように頼みましたが、彼は拒否しました。
1979 年、イランの国王が失脚したとき、一家は自由な表現と可能性を約束するために、再び米国から故郷に戻りました。ニマは、両親と西洋で教育を受けた友人との間の政治的議論に同席し、共産党宣言を読んだことを思い出します ペルシア語の漫画本として。しかし、1 年以内に、アヤトラ・ホメイニは大学を閉鎖し始めました。当時テヘランのシャリフ大学で働いていたジャファルは、閉鎖を非難する14人の同僚と共同で公開書簡を書いた。署名者はブラックリストに登録されました。発見された人々は投獄されるか、絞首刑にされた、とジャファーは言った。彼は地下に潜り、最終的に彼と彼の家族を馬に乗せて国外に運ぶ密輸業者に 50,000 ドル (彼の命の貯金) を支払いました。一連の引き継ぎの中で密輸業者の 1 人が全額の支払いを受け取らなかったとき、その男はイランとトルコの間の山でニマ、両親、幼い妹を置き去りにしました。
2 日間かかるはずだった旅から 1 週間が経ったとき、10 歳のニマは 107 度の熱を発し、弱すぎて歩くことができませんでした。ジャファーは妻と子供たちを残して谷に身を寄せ、助けを求めて走った。 3時間後、彼は遊牧民のクルド人のグループに出くわし、その中には、ホメイニーに反対するクルド人の指導者がいました。ニマの記憶に残る勇敢な英雄であるこの男は、家族を救うために馬を送りました。死にかけている少年は、日暮れに紛れてイランから連れ出されたとき、母親の馬の後ろに倒れこんだ。 「彼は非常に調子が悪かった」とアラスティは語った。彼に元気を与えるために、彼女は彼の注意を空を横切って一掃する星の明るいリボン - 天の川銀河 - に向け、安全にたどり着いたら望遠鏡を手に入れることができると約束した. 「そのおかげで彼は非常に熱心に取り組んでいました」と彼女は言いました。無事に国境を越えると、一家はトロントに向かいました。
カナダでの生活は良好でした。 1つだけ耳障りでした。当時、「人々が物事について考える際の規模と野心のレベルには上限がありました」と Arkani-Hamed は言いました。彼は特に、多くのカナダ人が NASA のスペース シャトルのロボット アームを作ったことを誇りに思っていることに感銘を受けました。打上げのニュース報道の間、彼は回想した。学校では、彼は忙しい仕事をすることを拒否し、数学（すべてテストでした）と英語（教師と読み書きが大好きだったため）を除いて平凡な成績を取りましたが、全国大会でカナダ全土でトップのスコアを獲得しました。物理試験。高校 3 年生までに、彼が成功する理論物理学者になることは明らかでした。 「あなたは次のアインシュタインになるでしょう」と彼と彼の両親は、物理の先生がからかっていたことを思い出します。
宿題はトロント大学ではもはや重要ではありません。彼は最初の物理学のテストに合格し、4 年生になるまでに場の量子論を大学院生に教えるのを手伝っていました。人々は、数学と物理学に対する彼の伝染する熱意に惹かれました。 「ほとんどの人は、物事を理解するのは本当に難しく、あきらめるべきだという考えに慣れています。彼はそれをしなかっただけです」と、友人でありクラスメートであり、現在は数学者であるヒュー・トーマスは言いました。 「その一部は、彼が本当に、本当に、本当に、本当に頭がいいので、多くのことを理解することに一役買っているということです。」
最高のエネルギー
Arkani-Hamed の 100 TeV コライダーのキャンペーンは、2013 年 7 月 30 日に、ミネソタ州ミネアポリスで開催されたアメリカの素粒子物理学の将来に関するパネル ディスカッションで始まりました。1,000 人の物理学者の聴衆に向けてわずか 5 分間で演説し、話す習慣がありました。 Arkani-Hamed は、好きなだけ事前に慎重に言葉を準備しました。 「私たちは皆、基礎物理学において前例のない時代に乗り出していることを知っています」と彼は始めました。自然さの苦境を提起した後、彼は次のように続けました。私たちはあれやこれやの粒子について尋ねているのではなく、物理的現実についてもっと深く構造的なものを求めています。 …この問題を解決する最良の方法は、充電を可能な限り最高のエネルギーに導き、100 TeV コライダーを構築することです。」
「私は彼の隣に座って、彼が書いたものを一字一句読んでいるのを見ました」と、パネリスト仲間のニューヨーク大学のカイル・クランマーは言いました。 …ニマの話は、真の進歩を遂げるにはもっと大きなコライダーが必要だと深く感じている人々に命を吹き込みました。 …それは実用性について主張するのではなく、大胆な行動への呼びかけであり、ムーンショットであり、彼は基本的に、そのように見なさない人を臆病者として、そうする人を勇気を持っていると呼びました。」
Quanta Magazine の Béatrice de Géa
ビデオ: Nima Arkani-Hamed は、100 TeV の粒子コライダーを構築するための「全体像」を説明します。
彼の鬨の声は聴衆を刺激し、残りの議論を支配しましたが、Arkani-Hamed の仲間のパネリストのほとんどにはうまくいきませんでした。ある人は、彼が「夢を見ている」と示唆しました。米国の次の大規模プロジェクトとして、イリノイ州のフェルミ研究所で小規模なニュートリノ実験を建設することを多くの人が支持しました。 Arkani-Hamed はこの計画に強く反対しています。ニュートリノ物理学は「完全に興味深い」と彼は最近言った、「しかしそれは偉大な国の旗艦であってはならない.彼は、アメリカの物理学者が「SSC 心的外傷後ストレス障害」に苦しんでいると診断しています。これは、LHC の 3 倍の大きさになるはずだった超伝導スーパーコライダーがテキサス州で建設中の途中で壊滅的なキャンセルになったことから回復できない状態です。 1993. SSC の投棄は、数十億ドルを浪費し、若者のキャリアを台無しにし、外国の機関との関係を恒久的に損なうだけでなく、「この分野がそれ自体について考える方法、およびその方法に無意味な影響を与えた」と彼は述べた。政府や一般大衆に向けて自らを提示します。」 Sundrum が言うように、米国では、100 億ドル、100 TeV のコライダーのようなアイデアは「到着した時点で死んでいる」。
Arkani-Hamed はすぐに、ピッツバーグ大学と北京の清華大学の両方でポストを持っている Tao Han から連絡を受けました。ハン氏は、中国で高エネルギー粒子コライダーの建設を 10 年間推進してきましたが、最近まで成功していませんでした。中国は科学教育が優れているという評判にもかかわらず、基礎研究では米国やヨーロッパに大きく遅れをとっています。何十年もの間、この国の最高の素粒子物理学者は、そこで伝統を育むのではなく、米国とヨーロッパに移住してきました.
これは、2008 年に完成した 240 メートルのリングである北京電子陽電子衝突型加速器 (BEPCII) の建設の成功によって変化し始めました。ハンは、中国が大亜湾で大規模なニュートリノ実験を成功させた 2012 年に、さらに大きな海の変化を感じました。 、南シナ海沖。その4月に発表された結果は、とらえどころのない軽量の粒子が、「ニュートリノ振動」として知られる現象であるタイプから別のタイプに形を変えることができる方法の全体像を完成させました。西側の科学者は、大亜湾を、これまでに中国からもたらされた素粒子物理学の結果として間違いなく最も重要なものと見なしていました。
BEPCII と大亜湾の両方の原動力となったのは、初期のキャリアをヨーロッパとアメリカで過ごした北京の熱心な物理学者である Wang Yifang でした。北京の高エネルギー物理学（IHEP）の。彼はすぐに、中国でさらに大規模な実験を行うよう求めました。機械の製造には費用と時間がかかるため、Wang と彼の同僚は理論に任せることにしました。 2 年前、彼らは IHEP に理論センターを設置することに合意しました。それには創設ディレクターが必要であり、ハンはその人だけを知っていると言いました。
北京での Arkani-Hamed と Wang とその他の間の一連の会合の後、IHEP の未来高エネルギー物理学センターは、2013 年 12 月のテープカット式典で、Arkani-Hamed を所長として発足した。 「コライダー物理学の最も親しい友人 40 人に電話しました」と彼は言い、彼らをプリンストンに連れて行き、中国にある彼のセンターへの訪問をスケジュールしました。そこで、彼らは中国と協力して、新しいスーパーコライダーを構築するための物理的なケースを解決してきました。マシンは「ヒッグス工場」として開始し、粒子を低エネルギーで衝突させてヒッグス粒子と呼ばれる粒子を生成し、その特性を調べて新しい物理学の間接的な兆候を探し、その後 70 ～ 100 TeV まで上昇します (利用可能な磁石技術に応じて)。 ）2042年までに。彼らの研究は、50の研究論文と、実験がどのように機能するかを詳述した包括的なレポートをもたらしました.一方、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の理論家である Arkani-Hamed と Gross は、さらに 9 人の世界で最も著名な物理学者を説得して、このプロジェクトを推薦する書簡に連署した。そのうちの 1 人で、ハーバード大学の数学者であり、中国で有名な弦理論家であるヤウ氏は、中国の副大統領である李元超氏に個人的に手紙を届けました。ヤウによると、有名な署名のリストが副大統領の注意を引いた。ヤウ氏によると、彼の要請により、科学技術大臣はプロジェクトの実現可能性について話し合うために一連の会議を開催しました。 (ヤウの本、グレート ウォールからグレート コライダーまで 、スティーブ・ナディスと共著で、この秋に登場します。)
重要な課題が残っています。国際社会からの多大な支援があっても、専門家は、今後 10 年間で数千人の新しい中国の素粒子物理学者を訓練する必要があると見積もっています。素粒子物理学への関心は、そこの大学院志願者の間ですでに高まっているようであり、Arkani-Hamed は特徴的に楽観的ですが、一部の研究者は、増加率が十分ではないことを心配しています。さらに、陽子を 100 TeV まで加速するために必要な磁石は、米国政府の研究所である Fermilab で製造されていますが、現時点ではまだ非常に高価です。プロジェクトを予算内に収めるためには、各国が協力し、磁石のコストを今後 10 年間で大幅に削減する必要があります。
さらに厄介なことに、一部の研究者は、アルカニ・ハメドが宣伝している自然性の問題に対して、グレート・コライダーが決定的な答えを提供しないのではないかと疑っています。クランマー氏には疑問がある。 「これがこの分野の重要なポイントであり、自然さ/微調整が深刻な問題であるという考えに非常に共感しています」と彼は電子メールに書いています. 「しかし、100 TeV のコライダーを作って何も見えなかったとしても、それが自然が微調整されているという決定的な証拠になるとは思えません。」コライダーが単にアクセスできない標準モデルの自然な完成が存在するというしつこい可能性が残っています。 (Arkani-Hamed と共同研究者は、この夏、「Nnaturalness」と呼ばれるそのようなシナリオの 1 つを提案しました。これは、他の方法でテストできます。) パリの素粒子物理学者で、この分野の発展についてブログを書いている Adam Falkowski は、新しい粒子が見つからない場合、 100 TeV になると、物理学者は、より完全な自然理論を探し求めている現在の状況に正確に追いつくことになります — 無知です。 「現在、このコライダーが素粒子物理学や宇宙論のパズルを解くのに役立つという兆候はありません」と彼は言いました.
コライダー計画の最も著名な反対者は、ノーベル賞受賞者の C.N.ヤン博士は 93 歳の著名な物理学者で、その業績は素粒子物理学に大きな影響を与えましたが、凝縮物質物理学 (物質の挙動に関係する) の方が社会にとってはるかに有益であると考えています。ヤンの見解は書面で公表されていませんが、ハンはそれらが公に知られており、キャンペーンの障害であると説明しました.
多くの素粒子物理学者は次世代コライダーを望んでいます。それは、何千もの仕事とこの分野の未来を保証するからです。そして、自然性をあいまいな概念と見なしているグロスは、新しい物理学の土壇場での探索を望んでいるにすぎません。 「自然からのヒントがもっと必要です」と彼は言いました。 「彼女はどこへ行くべきか私たちに教えなければなりません。」
Han 氏によると、中国での審議プロセスは不透明ですが、心強いニュースが流れていると聞いており、中国の素粒子物理学者は計画を進めています。
中国が撤退すれば、Arkani-Hamed は、LHC を収容するヨーロッパの CERN 研究所で並行して (ペースが遅い場合は) コライダー キャンペーンに全力を注ぐことになります。 CERN の素粒子理論家で、そこでの選択肢の評価に携わっているミケランジェロ マンガノは、両方のプロジェクトが軌道に乗る可能性があると示唆しました。 「中国が[ヒッグス工場]の主要な目標を進める場合、考えられるシナリオは、CERNが100 TeVコライダーを直接指し示し、中国が最初のプロジェクトでの経験を利用して、さらに野心的なものに移るというものです。 100 TeV を超えています。」
あるいは、次世代のコライダーがないかもしれません。ヨーロッパと中国の両方のコライダー キャンペーンをサポートしている LHC の主要な素粒子物理学者である Joe Incandela 氏は、次のように述べています。世界が衝突型加速器の建設をやめると、そのために必要なパートナーシップと集合的な専門知識は一世代のうちに消滅するだろう、と彼は言いました。 「私たちが得た結果は、おそらく何千年にもわたって維持されなければならないでしょう。 …そして、男の子、立ち止まってそれらの質問を開いたままにしておくと、私たちが感じている責任がわかります。ニマはこの責任を感じています。私たちは皆、これで終わりではないと感じています。少なくとももう 1 歩進める必要があります。」
時空を超えて
100 TeV のコライダーが実現するかどうかにかかわらず、Arkani-Hamed の遺産は別の、潜在的により重要なキャンペーンにかかっている可能性があります。彼は、宇宙の性質が自然なものであるかどうかという問題を追求すると同時に、そもそも空間と時間を生み出すものを発見しようとしています。急進的に聞こえるかもしれませんが、多くの物理学者は現在、私たちが動き回っているように見える時空間次元は基本的なものではなく、現実のより深く、より正確な記述から生じると考えています。そして 2013 年、Arkani-Hamed と彼の生徒である Jaroslav Trnka による予想外の発見は、自然の法則がどのように見えるかについての手がかりとなり得るものを提供しました。
彼らは、多面的な幾何学的オブジェクトを発見しました。そのボリュームは、粒子の衝突の結果をエンコードします。これは、従来の方法で計算するための獣のような数値です。この発見は、空間と時間で相互作用する粒子の通常の図が、はるかに単純なもの、つまり交差する線と平面の時代を超越した論理を覆い隠していることを示唆しています。 「amplituhedron」(Arkani-Hamed と Trnka が彼らのオブジェクトを吹き替えたように) は、最初は素粒子物理学の単純化されたバージョンを記述していましたが、研究者は現在、重力を含むより現実的な粒子の相互作用と力を記述するためにそのジオメトリを拡張することに取り組んでいます。カリフォルニア大学ロサンゼルス校でこの研究分野のリーダーを務める Zvi Bern 氏は、次のように述べています。 Arkani-Hamed 自身の研究は急速に進んでおり、彼はそれがどこにつながるかについて自由に推測しています。
彼は、倍面体の幾何学における点と線の互換性が、ひも理論における自然の基本的な構成要素である粒子とひもの間の神秘的な数学的二重性の起源である可能性があると考えています。そして、粒子の相互作用は「問題の赤ちゃんバージョン」にすぎないと彼は言いました。彼の究極の目標は、宇宙の宇宙史全体を数学的オブジェクトとして記述することです。未発表の研究で、彼は宇宙論的相関のパターンを発見し始めました。たとえば、2 つの赤い星が 20 キロパーセク離れている場合、青い星がそれらの両方から 50 キロパーセク離れている可能性です。これらの統計パターンは、砂に埋もれた恐竜の骨のように、宇宙の歴史をエンコードします。そして、粒子の衝突と同様に、これらのパターンが幾何学的なボリュームとして表現できることを発見しました。最終的には、今から 10 年から 500 年後のどこかで、倍面体とこれらの宇宙パターンが融合し、すべての過去、現在、未来全体を説明する単一の壮大な数学的構造の一部になると彼は言いました。 .」
ポスドクの小さな仲間が加わった最近の夕食会で、Arkani-Hamed はナプキンに五芒星を描きました。五角形は、amplituhedron と同様に、有限数の点で交差する有限の線のセットによって定義されます。 Arkani-Hamed は構成の 9 つのポイントを暗くし、これらのドットの最初の 8 つをグリッド上に配置できると説明しました。しかし、グリッドがどんなに細かくても、9 番目のドットは常にグリッド ポイントの間にあります。無理数に対応させられます。 Arkani-Hamed が観察したように、すべての代数的数は有限の整数の交差する点と線の構成から導出できるという数学的な証明があります。そしてそれで、彼は最終的な推測を表明しました。それは、長い大脳の一日の終わりに、他の全員が就寝し、Arkani-Hamed が空港に向かう前でした。 — 最終的には、1、2、3 などの整数の可能な組み合わせ配置から生じます。それらは存在し、他のすべてのものも存在しなければならない、と彼は言いました。
Arkani-Hamed は、個人的な弱点を憶測する傾向があると考えています。 「これは偽りの謙虚さではありません。これは本当に個人的な弱点ですが、それは真実なので、私にできることは何もありません」と彼は言いました。 「何かに取り組んでいる間、それについて非常にイデオロギー的であることは私にとって重要です。もちろん、終わった後はイデオロギーを忘れて別のイデオロギーに移ることも重要です。」自然性の問題と、自然の数学的理論に対する彼の探求について考えて、彼は続けました。または、少なくとも真の道です。」
保存
