素粒子ボウリング：CERNが軽い原子核を激突させ「ボウリングのピン型」極小ビッグバンを生成！

大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を操るCERNの素粒子物理学者たちの間には、長年にわたり鉄の掟がありました。ビッグバン直後の100万分の1秒に宇宙を満たしていた数兆度の「クォーク・グルーオンプラズマ（QGP）」を再現したければ、手に入る最も重いハンマー――すなわち208個の核子を持つ巨大な鉛イオン同士を正面衝突させなければならない、という掟です。しかし、ALICE実験チームはこのドグマを痛快に打ち砕きました。軽量な酸素やネオンの原子核をぶつけるだけで極小ビッグバンを再現できることを実証し、さらにネオン原子核が「ボウリングのピン」にそっくりな形をしていることまで突き止めたのです！

ニールス・ボーア研究所および国際ALICE共同研究チームによって『Physical Review Letters』に発表されたこの成果は、高エネルギー原子核物理学のパラダイムシフトを告げるものです。クォーク・グルーオンプラズマとは、超高温により陽子や中性子が融解し、基本粒子であるクォークとグルーオンがほぼ粘性のない「完全流体」として自由に泳ぎ回る極限状態です。

この発見がなぜ重要なのでしょうか？ 第一に、クォーク・グルーオンプラズマが集団的な流体挙動を示すには膨大な数の核子が必要だという「臨界質量」の思い込みを覆した点です。ごく小さな原子核でもスープになれるなら、宇宙初期の極限現象はもっとミクロなスケールで普遍的に起きていたことになります。

第二に、衝突加速器が「フェムトメートル単位の超高解像度カメラ」として機能することが証明された点です。原子核の世界は整然と並んだ丸いビー玉ではなく、洋梨やボウリングピンが乱舞するエキサイティングな変形アートの世界だったのです。

LHCでは今後さらに軽いイオンによる衝突実験が計画されており、「ビッグバンはどこまで小さくなれるのか」という究極の問いに迫ろうとしています。