インフレーション宇宙モデルの誕生。原子核物理学から素粒子物理学への発展が「宇宙の始まりの描像」を変えた

熱と物質の「相」変化

たとえば、1980年代当初は、ある種の素粒子物理学の過冷却現象における潜熱(せんねつ)の解放が、宇宙のインフレーションの原因だと考えられました。

固体、液体、気体などの物質の状態のことを「相(そう)」といいます。潜熱とは、物質の相が変化する際に、やり取りされる熱エネルギーのことです。盆地で蒸し暑い京都では、夏の暑い日に打ち水をする風習があります。打ち水によって、周囲の温度が少し下がり涼がもたらされます。

「相変化と熱エネルギー」水滴が熱を吸収し、蒸発して水蒸気となる。

打ち水では、水(液体)の一部は水蒸気(気体)に変わります。液体である水を気体である水蒸気に変化させるには、その分だけエネルギーが必要です。水を入れたやかんをコンロにかけると、沸騰して水蒸気が発生します。このとき、コンロから熱エネルギーを供給していますよね。つまり、撒(ま)いた水(液体)の一部が水蒸気(気体)に変わる際に熱エネルギーが必要となり、そのエネルギーを周りから奪い取っているのです。

熱エネルギーを奪い取る場合は、「吸熱」とよばれます。周囲から熱エネルギーを奪ったため、その周りの空気の温度が少しばかり下がります。

「発熱」が宇宙の急膨張のエネルギー源か?

水蒸気(気体)を水(液体)に変えるにも、熱エネルギーが必要です。これは先ほどの逆反応なので、熱エネルギーを周りに放出します。よって「発熱」とよびます。

この種の発熱が、宇宙のインフレーションとよばれる急激な膨張の源かもしれません。もちろん、水の発熱ではなく、高エネルギー物理学における何らかの素粒子反応における発熱です。

さきほどの小林・益川理論は実験で正しさが証明されていますが、その実験よりも高いエネルギースケールでの素粒子理論には、今のところ実験的裏付けがありません。

gettyimages

そのため、宇宙のインフレーションが提唱されてから約40年経(た)った現在でも、どの素粒子理論模型における潜熱なのかわからず、インフレーションの理論模型は百花繚乱(ひゃっかりょうらん)の状態が続いています。

.navContents .navContents_genre ul li:nth-child(1){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/b/5/-/img_b5e617833eedeaae7025842662ab132b647.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(2){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/2/5/-/img_2540ff88c35e25062301549b5eb16b52324.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(3){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/a/7/-/img_a7ba7310c85ff6d811201aa807669020476.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(4){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/e/b/-/img_eb63fc75c067be2b4e346d1177dd646b453.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(5){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/a/b/-/img_abe953ea8bbeca517ca1c1e8aea20264478.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(6){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/4/4/-/img_44a09474c6909310bd77737b2cf0d164611.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(7){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/0/a/-/img_0a2be7b2a33731b20cea2350fd4ae90a628.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(8){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/7/e/-/img_7e673dc9fefd51d9536a14475d3d9aee610.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(9){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/a/f/-/img_af821209af9c81edad6dc63aa854b0fb368.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(10){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/f/0/-/img_f072464bf99bcf4d42f011c34e4f8de1479.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(11){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/d/a/-/img_da7b1bac2e3db43a4d2760193fcfa9d8558.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(12){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/4/3/-/img_435be9c5b352044abf14eecffa80b28d542.png); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(13){ background-image: url(); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(14){ background-image: url(); } .navContents .navContents_genre ul li:nth-child(15){ background-image: url(https://gendai-m.ismcdn.jp/mwimgs/a/b/-/img_ab53ea5ead6f29fedf249c9d00da02ca567.png); }
  • 【新刊案内】登山と身体
  • 【新刊案内】鉄道の科学
  • 【新刊案内】父が子に語る科学の話
  • 【新刊案内】ペンローズの幾何学
  • 【新刊案内】宇宙はいかに始まったのか
  • 【新刊案内】学びなおし! 数学
  • 【新刊案内】登山と身体
  • 【新刊案内】東洋医学
  • 【新刊案内】新しい免疫入門
  • 【新刊案内】大陸の誕生