パニスペルナ通りにある物理学研究所のメンバーは、エンリコ フェルミは「法王」、オルソ コルビーノは「全能の神」、フランコ ラセッティは「枢機卿牧師」など、冗談めかしたニックネームを自分たちに付ける習慣がありました。それは 1930 年のことで、イタリアの首都は、原子物理学と核物理学に革命を起こす途上にある奇跡的な科学者の集まりを誇っていました。イタリアがそのような科学的卓越性を示したのは、ガリレオ以来でした。異端者のチームは「Via Panisperna Boys」として知られるようになり、当時 20 代ですでに正教授であったエンリコ フェルミが率いていました。しかし、その他の名前の多くは、現代の物理学の学生にもなじみがあるように聞こえるでしょう:ウィック、ラカハ、セグレ、ポンテコルボ…
このような素晴らしいグループによくあることですが、それは才能ある人々と先見の明のある政治家の偶然の出会いであるセレンディピティから生まれました。後者は、科学官僚とムッソリーニの癖を寄せ付けないほど強力なマフィアの保護者であるコルビーノ上院議員の形で登場しました。このように現実の世界から保護された少年たちは、すべての高強度の科学施設に存在するいたずら、冗談、非公式の雰囲気の中で科学を行いました。ヴィア パニスペルナ インスティテュートは、真に創造的な思考を育むことができる一種の科学的な幼稚園であり、深刻な問題と微分方程式を最速で解くことができる賭けが混ざり合っていました。ちなみに、これらは常に「イル・グランデ・インキジトーレ」、エットーレ・マジョラナが勝ちました。
Ettore Majorana は、グループの変わり者の 1 人でした。子供の頃、頭の中で立方根を計算することができた天才児であった彼は、大人になると、他者との関係における付随的な問題を抱えていました。マヨラナは、彼の世代を圧倒する威圧的で横暴な母親に支配された、機能不全の高飛車な家族の中で育ちました。彼は、その芸術的才能でよく知られているシチリア島出身ですが、科学的才能がほぼ完全に欠如していることでも知られています (科学に対する根深い疑念と迷信への嗜好は言うまでもありません)。後年、すでに定評のある科学者であったマヨラナは、科学者 - ペリシテ人の決まり文句を代表する同僚とはまったく異なっていました。マヨラナはピランデッロとショーペンハウアーに精通しており、標準的な趣味以外の科学、特に文学と哲学に興味を持っていました。彼は、今日ではルネサンスの男と呼ばれるかもしれない人物でした.
彼の家族がローマに引っ越した後、マヨラナは工学プログラムに入学しました。マヨラナは、頭の中で数学を行い、一目で矛盾を見つける能力を与えられたため、教師にとって究極の悪夢であることが判明しました。彼は同僚や教授からも恐れられ、尊敬されていましたが、放浪者でもあり、自分がやるべきことについて勉強したり、興味を示したりすることはありませんでした。彼の初期の頃、アインシュタインはこのよそよそしさ、この世界からの離脱を共有していましたが、年齢と成熟が創造性の大爆発をもたらし、両方が知られるようになる前でした。マヨラナの場合、繁栄する機会は、パニスペルナ通りの形をした銀のトレイで提供されました。
Via Panisperna の少年たちは、実験室で手を汚すことのなかったマヨラナを除いて、実験と理論の両方の作業を行いました。マヨラナはより数学的な傾向があり、研究所に遅くまで来て、脇に座って「一目で」恥ずかしいエラーを指摘し、数十年後に物理学の主流になる理論を提案することに満足していました.マヨラナが対称性とその中心的な数学的ツールである群論に興味を持つようになったのは、パニスペルナ ボーイズ内で恐れられていた既成概念にとらわれない思想家としてニッチに組み込まれていたときでした。
粒子と反粒子はあまりにも似ているため、対称性によって関連付けることはできません。電子と陽電子（または反電子）を考えてみましょう。それらが完全に同一でない場合 (質量とスピンが同じである場合)、それらは正反対です (たとえば、それらの電荷は同じ値ですが符号が反対です)。マヨラナの数年後、リチャード・ファインマンとエルンスト・シュテッケルバーグは、この驚くべき類似性が時間の矢の反転の下での対称性として理解できることを最初に理解しました。
時間をさかのぼって世界の映画を再生し始めたとします。私たちの人間の経験では、結果はまったくナンセンスです。童話といえども馬鹿げている。 末永く幸せに暮らしていた王子が、ある日姫に口付けをしたところ、たちまち深い昏睡状態に陥り、姫のことは忘れて狩りに出かけた。眠れる森の美女は数年後、無作為に紡錘の近くで目を覚まし、さらに不可解なゴミが続きます… 子供を寝かしつけるにはなんてお粗末な話でしょう!
しかし、単純な (複雑ではなく) 物理システムの場合、おとぎ話はほとんど変わらないままです。すべての速度が逆転し、「時間の逆行」映画につながる太陽系を想像しても、ほとんどすべてうまくいくでしょう。地球と他の惑星の 1 年の長さは同じです。太陽は西から昇り、東に沈みますが、一日の長さは変わりません。同様に、亜原子粒子の世界は、時間の矢の反転の下で非常に単純な変化を遂げます。具体的には、粒子は反粒子に変換され、その逆も同様です (いたずらではないを参照)。
これがどのように起こるかを理解するために、陽電子が月から地球に移動することを考えてみましょう。出発時刻は午後 1 時です。グリニッジ標準時、到着は午後 2 時です。地球上の検出器での受信は、過剰な正のエネルギーと正の電荷の出現によって示されますが、量の変化しか測定できないため、これは負のエネルギーと負の電荷の消失 (つまり、離脱) として同様に解釈できます。電荷（つまり電子）。同様に、午後 1 時の月の正のエネルギーと電荷の消失は、負のエネルギーと負の電荷 (電子) の出現 (到着) として解釈できます。したがって、この 2 つをまとめると、正のエネルギーを持つ陽電子が月から地球まで時間的に前進し、負のエネルギーを持つ電子が時間的に逆行し、午後 2 時に地球を離れることを理解できます。午後1時に月面に到着。つまり、陽電子は負のエネルギーを持った電子が時間を逆行していると見ることができます。これはファインマニアのいたずらではありません!これは実際に、物質や反物質粒子の生成と消滅の確率を予測する計算など、多数の素粒子物理計算を成功させる方法です。
マヨラナがパニスペルナ街道で活動していたとき、素粒子物理学における時間反転の役割は知られておらず、反粒子は当時理解されていたように、奇妙なことの全範囲をもたらしました。ポール・ディラックは、数年前の 1928 年に、歴史的な特異性が残っている治療法でそれらを発見したばかりでした。彼は量子力学と特殊相対性理論の統一に着手し、最も明白な群論構築ではなく、最も単純なものを発見しました。当然の結果として、それは反物質を含んでいました。しかし、彼の理論では、真空は負のエネルギーを持つ粒子の無限の海として定義されなければならず、この無限の海は観測できないと仮定されていました.この理論はまた、物質と反物質の粒子の生成と消滅を予測しましたが、これらのプロセスは難解であり、実際の科学ではなくサイエンス フィクションの領域に属すると見なされました。コミュニティは、ディラックの理論の成功についてあいまいなままでした.
マヨラナも反粒子が好きではありませんでした。彼のキャリアは、それらが実験的に発見される前に始まり、無限の真空の海と消滅が考慮される前でさえ、反粒子の数学の核心的な詳細が彼を不快にさせました.科学者は直感や好みに左右されることがよくあります。自然の美しさには普遍的な魅力があると考えられていますが、最初は見る人の目の輝きであることがよくあります。したがって、彼は、反物質の予測を回避する試みの背後に、取るに足らない数学的スキルのすべての重みを置きました.彼の目的は、相対性理論と量子力学の間でディラックが達成したのと同じ統一を達成することでしたが、反粒子を生成することはありませんでした。
その結果、今では有名なマヨラナ ニュートリノが誕生します。その構築はディラックのものよりも複雑でしたが、論理的には既存の理論のはるかに明白な拡張でもありました.ディラックがシンプルさを追求したのに対し、マヨラナはロジックのミニマリズムを追求しました。彼の新しい粒子はそれ自体が反粒子であったため、新しい反粒子を発明する必要はありませんでした。これは、ファインマン-シュテッケルベルクの絵 (マヨラナの後に描かれたもの) とシュレーディンガーの猫の特異性を融合させることで理解できます。量子力学が生きている猫と死んでいる猫の不気味な重ね合わせを可能にする場合、2 つの時間の矢の重ね合わせも可能になります。猫と反猫は 1 つに折りたたむことができます。または、猫を除外して、ニュートリノと反ニュートリノの完全に対称な重ね合わせを設定することもできます。マヨラナ ニュートリノは、時間的に前後に同じ量だけ移動するため、フィルムを時間的に逆再生しても変化しません。
彼の新しい粒子により、マヨラナはディラックの反世界のぎこちない側面を避けることができました。自然ができるだけ単純であれば、すべての粒子はマヨラナ粒子であり、反粒子は存在しないはずです。しかし、自然はそれが何であるかであり、電子に関してディラックは正しく、マヨラナは間違っていました.陽電子 (または反電子) は、1933 年にカール デビッド アンダーソンによって宇宙線で発見されました。しかし、ディラック自身がかつて指摘したように、「深遠な真実の反対は、別の深遠な真実である可能性がある」ことがよくあります。
マヨラナの周りの誰も彼が何をしようとしているのかを少しでも理解していませんでした.当時のほとんどの物理学者と同様に、彼らはマヨラナの構造を純粋な数学であり、物理学とは何の関係もないと見なしていました。マヨラナが行ったように、群論を物理的な問題に適用することは単なる装飾であり、イギリス人がよく言うように、「プリンを過度にエギングする」.
マジョラナは気にしませんでした。彼の強さの一部は、彼がすることすべてを中傷する自己非難の感覚でした。実際、彼は他のアイデアよりも自分自身のアイデアについてさらに否定的でした.」対称性とそのツールボックスに関する彼の初期の取り組みに関する友人への手紙の中で、彼は次のように述べています。つまり、私はそれを学ぶという確固たる意図を持って群論を勉強しています。これは、ある日、小さな小銭を取っておくために始めたドストエフスキーの登場人物が、すぐにロスチャイルドのように金持ちになるだろうと完全に説得したのと似ています。」
それは彼の同僚からの漸進的で最終的な疎遠の始まりでした.マジョラナは、賢明な科学者が問題なくキャリアを積めるようにする通常の科学マフィアに参加するのが非常に苦手でした。作家のレオナルド・シアシアはかつて、マヨラナは「すべての「善良な」シチリア人のように」、どのグループにも属したり、チームやパートナーシップを確立したりすることを嫌っていたと述べました。 Via Panisperna では、彼はきちんとした男の子の 1 人ではありませんでした。彼らが彼を大審問官と呼んだのには正当な理由がありました。彼は他の誰よりも間違いや欠陥を発見し、彼の見解を鋭く中傷的な批判として表現しました.異端審問官が近くにいると、人々は彼らが無慈悲な異端審問官の手に渡ったと感じました。
しかし、彼が他の人に批判的だった場合、彼は自分自身にさらに厳しいものでした.彼の目には、彼の理論とアイデアは決して十分ではありませんでした。自虐はプレイするのが難しいカードです。彼の暗い瞬間に少しのエゴの耽溺が不思議に働いたかもしれません.何年もの間、彼は素晴らしいアイデアを持っていたにもかかわらず、それを公開することを拒否して、みんなを怒らせていました。 「公開するか滅びるか」が常にモットーであるコミュニティでは、彼は自分の記事数を気にすることはできませんでした。彼の同僚が優先順位の論争に夢中になっていたところを、彼は笑い飛ばしました。
ほとんどの人が彼を悲しくて憂鬱だと思ったことも助けにはなりませんでした。彼のユーモアのセンスはほとんど英国的で、微妙ではありますが、最終的には苛酷で反体制的でした。彼は友達を作るのに深刻な問題を抱えており、最終的には孤独でした。これは、神童だった彼の過去からの影響の一部でした。彼は、訪問者が彼の頭の中で立方根を行う前に行進し、父親によって設計された厳しい研究プログラムに従うために他の子供たちと遊ぶことは許されませんでした.モーツァルトの壮大さと児童虐待の境界線は、実に曖昧です。
女性に関しては劣等感に悩まされていた。彼の友人であるガストン・ピケはインタビューで次のように述べています。確かに、彼はかなり醜かった。そして… 女の子がいた… 非常に知的な女の子で、この若い男はとても驚異的で天才で、本当に彼女を魅了しました。しかし、彼は劣等感の犠牲者だったので、何もせず、彼女を避けさえしました…」彼の親戚の一人がかつて言ったように、「愛はすべての違いを生んだでしょう.」しかし、そうではありませんでした。
1933年頃、ついにマヨラナの中で何かがパチンと音を立てた。その後4年間、彼はほとんど寝室から出ることはなく、毎日のトレイの食べ物だけを要求した。彼は自分自身の反世界に入りました。この種の行動は、重度のうつ病に陥った人にとって珍しいことではありません。 ひきこもり 、現代の隠者。彼の何年にもわたる隔離の間、家族や友人は彼を放っておいてくれました.当時はどんな種類の治療やカウンセリングも時代錯誤であり、彼はそれを受け入れさえしなかったかもしれません.科学者や芸術家は、問題を解決することよりも大切にすることで有名です。心理療法は、赤ちゃんを風呂の水と一緒に捨てることと見なされていたでしょう。最終的に、赤ちゃんと風呂の水は見事に現実から排出されました.
1938 年 1 月、マヨラナはナポリ大学の教授に就任しました。世界に戻るための土壇場の努力のように感じたに違いないが、彼は有名な学術大会に参加し、何年も彼から連絡がなかったVia Panispernaの全員を驚かせた.彼のエントリには、今や有名になったマヨラナ粒子に関する論文が含まれていました。彼の異常な状況に関連するいくつかの政治的ゆがみの後、彼は「並外れた功績により」議長を授与されました。当初、彼のナポリでの生活は表面的には正常に見えました。しかし、嵐は水面下で醸造されていました。物事が実際にいくつかの面で深刻な問題を抱えていたことを示すわずかな手がかりを集めることを除いて、彼の最後の3か月を詳細に追跡することは困難です.彼が生徒の一人、ギルダ・セナトーレという名の美しい女性と恋に落ちたという証拠さえあります.それは片思いでした、それは明らかです。彼女は彼に会った最後の人でした.
1938 年 3 月 25 日の夜、マヨラナは船に乗り込み、二度と行方不明になりました。彼は一連の非常に奇妙なメモを残しましたが、これは遺書と見なされる可能性がありますが、現在の75,000ドル相当のお金とパスポートも持っていました.彼の体は決して回復しませんでした。何年にもわたって、彼は何度も「目撃」され、際限のない陰謀説につながりました。彼の心理学は依然としてはるかに興味深いものですが、あまり研究されていません。
最も研究され、今日マヨラナの永続的な遺産となっているのは、彼が残した数学的定式化です。ウィグナーの傑作群論と原子スペクトルの量子力学への応用のエディション 1940 年代以降、マヨラナへの言及を持ち始めます。しかし、物理学者が対称性と群論の観点から自然の基本理論を考え始めたのは 1960 年代になってからで、マヨラナの完全な貢献が認められました。 1982 年、パニスペルナ通りの少年の 1 人であるポンテコルボは次のように書いています。 …[状況は変わりました]そして、マヨラナによって提起された問題は現在、ニュートリノ物理学の中心的な問題になっています。」その後まもなく、マヨラナニュートリノの大規模な国際調査が開始され、マヨラナニュートリノの明白な特徴であるニュートリノレス二重ベータ崩壊と呼ばれるプロセスに焦点が当てられました。現在、この捜索には、数百人の物理学者の努力を組み合わせた約 12 の国際共同研究が含まれており、マヨラナの名前は、NEMO (ニュートリノ エットーレ マヨラナ天文台の略) など、それらの多くの頭字語で認識できます。
ニュートリノがマヨラナ粒子であることを証明することは、自然界の対称性の理解に劇的な意味を持ち、素粒子の標準モデルにおける最終的な未解決の議論の1つを表しています.次世代の粒子モデルの主要な候補は、すべてのフェルミ粒子が対応するボソンを持っていると仮定する超対称性に依存しています。ニュートリノがマヨラナ粒子である場合、超対称性は真である可能性が高くなります。固体物理学でも、マヨラナ粒子の数学的類似物が研究されており、すでに発見されています。
その作成者に関しては、なぞなぞは決して解かれることはありません。私たちは、奇妙に平行している創造者と粒子の物語を残しています.粒子は、その創造者の最終的な消失の完全な比喩を提供します.マヨラナが生まれたカターニアの家の外壁には、「彼の臆病で孤独な天才は、宇宙の秘密を精査し、1938 年 3 月にあまりにも早く蒸発した流星の炎で照らしました。彼の思考の謎。」マヨラナは出発時にわずか31歳でした。または場合によっては到着。
João Magueijo は、インペリアル カレッジの理論物理学の教授であり、宇宙論と量子重力に取り組んでいます。彼は可変速光理論のパイオニアであり、彼の研究は初期宇宙の「可変定数」モデルに焦点を当ててきました。
この記事は、2014 年 5 月の「Symmetry」号に掲載されたものです。
