質量の起源は『空間そのもの』とする新理論が発表

宇宙の隠された次元に『質量』の謎を追う

素粒子物理学でよく耳にする「ヒッグス粒子」は、物質に質量を与える特別な粒子とされています。

2012年にヒッグス粒子が発見され、これにより物理学の世界は「質量の仕組み」が明らかになったかに見えました。

この粒子の周囲には「ヒッグス場」と呼ばれる目に見えないエネルギーの膜が広がっています。

粒子がその場を通り抜ける際に「抵抗」のような作用が生じ、粒子に質量が与えられるのです。

プールの中を歩くと水の抵抗で歩きづらくなるように、粒子もヒッグス場の抵抗を受けることで「重さ」を持つわけです。

ところが今回の研究チームは、この定説に別の可能性を提示しました。

その主役は「空間の形」そのものです。

一体どういうことでしょうか？

物理学において「力の正体は形だ」と言われても、ピンとこないかもしれません。

しかし、重力についてはすでにこうした考え方が広く知られています。

アインシュタインの一般相対性理論では、重力は空間の形の「ゆがみ」が原因だとされます。

巨大な質量があると、その周囲の空間の形が凹み、他の物体がそこへ引き寄せられるというイメージです。

つまり、物理学では「空間の形」が現実の現象と結びついていることは珍しくありません。

それならば、重力以外の力や粒子の性質も、空間の「形」から生まれる可能性はないでしょうか？

ここでポイントになるのが「次元」という考え方です。

私たちが普通に認識するのは縦・横・高さの3次元空間と、時間を加えた4次元です。

しかし近年の物理学では、このほかにも私たちに見えない「余剰次元」が存在すると考えられています。

私たちの宇宙の裏側に隠れて折りたたまれた、小さな空間のようなものです。

こうした余剰次元を考える理論として有名なのが「超弦理論」です。

超弦理論では、私たちが見ている世界よりもずっと多くの次元が必要になります。

私たちが認識できる縦・横・高さの3次元（プラス時間）に加えて、目に見えない次元があるというのです。

具体的に重要なのが「7次元の特殊な空間」で、「G₂多様体」と呼ばれる不思議な形をしています。

この空間は直感的にイメージできるものではありませんが、数学的には定義され、さまざまな理論計算に使われています。

さらに面白いことに、この7次元空間はただ広がっているだけでなく、場所によって独特の「ねじれ」があると予測されています。

4次元空間の歪みが重力という現象を生むのなら、7次元空間の歪みも現実世界に何らかの影響を与える可能性があります。

今回、研究チームはこの空間の「ねじれ」が、現実世界の素粒子の「質量」に関わっている可能性を調べました。

ヒッグス場がスイッチのように粒子の重さを決めるのなら、7次元空間の「ねじれ」も別のタイプのスイッチとして働くかもしれません。

もしそんなことが本当にあり得るなら、素粒子は高次元空間の歪みから直接的に質量を得ていることになります。

空間そのものが質量を授けるなどということが、本当にあるのでしょうか？