Sabine Hossenfelder, "Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray" 理論物理学の隘路

 素粒子物理学というと物理学の中でも最も先端でかつ難解な領域である。

私も25年前に大学院に入学したときに素粒子理論を専攻したのだが、入学する前から素粒子物理学に未来があるのかという不安は学生の中でも共通したものであった。

この場合未来とは、素粒子物理学の研究を継続できる研究者としてのキャリアを切り開くことができるかという人生の問題から、そもそも素粒子物理学には今後実りのある研究対象がのこされているか、の二つである。

当時、すでに世界に存在する四つの力のうち重力を除いた電磁気力・弱い相互作用・強い相互作用はすでに標準理論（ワインバーグ・サラム理論）が確立しており、実験分野でもW粒子、Z粒子といった質量をもったゲージ粒子だけでなく、長年観測にかからなかったトップクォークも1994年に観測され、残された未観測粒子としてはヒッグス粒子を残すのみとなっていた。ただ標準理論は物理学の基本法則というには不定のパラメーターも多く、かつ重力理論の量子化も成功していなかったため、当時は標準理論を超えた新しい物理学の候補として、「大統一理論」や「超弦理論」などが活発に議論されていた。

大学院に入学した当時、先生からはこれからは超対称性理論が重要だということで一生懸命に勉強したものである。これがいわゆるSUSY (SUper SYmmetirc Theory)であった。SUSYによると世の中の知られている粒子には必ずペアになるスーパーパートナー粒子が存在することが必要になるが、当時でもスーパーパートナー粒子はもちろん観測されておらず、かつ近い将来にも観測できるのかはその後の加速器の発展に依存していた。

そして、欧州で21世紀になってLHC (Large Hadron Collider)が運転を開始し、スーパーパートナー粒子が発見されることに期待が集まっていた。

最初の朗報として、長年観測されていなかったヒッグス粒子の観測に成功した。ヒッグス粒子は物質が質量をもつために標準理論では必要とされていた粒子である。この発見は多くの物理学者を勇気づけた。とはいえ、ヒッグス粒子が提唱されたのは50年以上まえだ。いわば、とうぜんみつかるべきと思って見つかったので、感動こそすれ大きな理論上の進展につながっていないと思う。（もちろん、ヒッグス粒子に関係する物理現象を研究する人たちには大きなインパクトがあったはずだが。）

期待はスーパーパートナー粒子の発見に集まったのだが、残念ながらいまだ発見されておらず、かつ発見されたとしても、SUSYを導入するべき動機になっていた問題の解決には根本的につながらないこともあり、SUSYへの期待が減少しているらしい・・・。

本書は、標準理論後の物理学者の研究の方向性や方針に対して、かならずしも数学的な美しさやパラメーターの自然さを方針にすることがベストなのかと警鐘を鳴らしている。この観点で、現在素粒子物理学の最前線を、全体を眺めつつ批判する内容になっている。インタビューには標準理論の立役者のワインバーグ教授をはじめ世界的な研究者が登場する。最近、超弦理論などを賛美する本が多い中で異色な本である。

著者のSabine Hossenfelderさんはドイツの女性物理学者で、量子重力を研究している現役の研究者である。

邦訳はまだないので読みたい場合は英語を読むしかないが、ドイツ人の英語なのか時々癖がつよいかなと思う文章もあるけど全体的に平易です。