触れるだけで地球が終わる。「ストレンジレット」の感染力 #物理学 #トラウマ

触れるだけで地球が終わる。「ストレンジレット」の感染力

奇妙な色をした一滴の「滴(しずく)」が、あなたの足元のアスファルトに落ちたとする。次の瞬間、その滴が触れた地面が、ジュッという音もなく赤黒いヘドロのような何かへと変質しはじめる。コンクリートも、鉄も、土も、触れたそばから別の物質へと「書き換えられて」いく。その変質は波紋のように広がり、止まらない。やがてビルが、街が、大陸が、そして地球そのものが——同じ赤黒い塊へと作り変えられていく。

これはホラー映画の脚本ではない。物理学者が大真面目に計算し、議論し、そして「起こりうる」と認めている、ひとつの仮説だ。その正体の名を**ストレンジレット(strangelet)**という。

なぜ「物質」は今のかたちで存在しているのか

私たちの体も、空気も、星も、すべては原子でできている。原子の中心には原子核があり、その原子核は陽子と中性子という粒子が集まったものだ。さらにその陽子・中性子を分解すると、クォークという、これ以上分けられない極小の粒子にたどり着く。

クォークには6つの種類(専門用語で「フレーバー」と呼ぶ)がある。アップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、トップ、ボトム。このうち、私たちの世界をつくっている陽子と中性子は、アップクォークとダウンクォークという、最も軽くて安定した2種類だけでできている。

つまり、宇宙にあるありふれた物質は、6種類のうちたった2種類のクォークだけで構成された「ごく一部の組み合わせ」にすぎない。では、もし3番目の「ストレンジクォーク」が、対等にこの混合に加わったらどうなるのか——? この素朴な問いから、物理学史上もっとも不気味な仮説のひとつが生まれた。

1971年、物理学者アーノルド・ボディマーらが、複数のクォークが混じり合った「クォーク物質」の可能性を理論的に検討しはじめる。そして1984年、エドワード・ウィッテン——のちに数学界最高の栄誉フィールズ賞を受賞する天才——が、決定的な論文を発表した。彼はこう問いかけた。**「もしかすると、私たちの知る普通の物質は、宇宙で最も安定した状態ではないのかもしれない」**と。

ストレンジレットという「より安定した地獄」

ウィッテンの仮説の核心は、こうだ。

アップ・ダウン・ストレンジの3種類のクォークがほぼ同数で混ざり合った塊——これを「ストレンジ・クォーク物質」と呼ぶ——は、私たちの普通の物質よりもエネルギー的に低く、つまりより安定している可能性がある。

ここが直感に反して恐ろしい点だ。自然界では、ものは必ず「より安定した状態」へと転がり落ちていく。坂の上のボールが下へ転がるように、水が高いところから低いところへ流れるように。もしストレンジ・クォーク物質のほうが普通の物質より安定なら——私たちの体や地球は、「坂の上で偶然止まっているボール」にすぎないことになる。

そして、その安定した塊の小さなかけらが、ストレンジレットだ。「ストレンジ」なクォークを含む「レット(小さなもの)」という意味である。

通常、原子核はプラスの電気を帯びていて、互いに反発し合うため、簡単には融合しない。ところがストレンジレットの一部は、理論上電気的にほぼ中性、あるいはマイナスになりうる。すると反発が効かない。普通の原子核に近づいたストレンジレットは、するりとその内部へ侵入し、原子核を構成するアップ・ダウンクォークをストレンジクォークへと変換し、自らに取り込んでしまう。

取り込まれた原子は、より安定なストレンジ物質の一部となり、その過程でエネルギーを放出しながら、さらに大きなストレンジレットへと成長する。大きくなったストレンジレットは、次の原子を、また次の原子を呑み込む。これが、冒頭で描いた「触れたものを片端から赤黒い塊に書き換えていく滴」の正体だ。火でも爆発でもなく、物質そのものの定義が、接触点から連鎖的に書き換えられていく。これを物理学者たちは半ば本気で「アイス・ナイン・シナリオ」(SF小説で世界を凍らせる物質になぞらえた呼び名)と呼ぶ。

地面に落ちた一滴が、止まる理由のないまま地球の中心へ、裏側へと食い進み、最終的に惑星全体を直径わずか数百メートルの、超高密度の「ストレンジ星のかけら」へと変えてしまう。痛みも、炎も、爆音もない。ただ、世界が静かに、別の物質へと「感染」していく。これほど生理的な嫌悪をかき立てる終末像は、そう多くない。

本当に起こるのか——RHICとLHCの「審問」

この仮説が単なる空想で済まなかったのは、人類が実際にクォークを混ぜ合わせる実験を始めてしまったからだ。

アメリカ・ブルックヘブン国立研究所の重イオン衝突型加速器RHIC(リック)や、欧州のLHC(大型ハドロン衝突型加速器)では、金や鉛の原子核を光速の99.99%以上まで加速し、正面衝突させる。衝突の瞬間、温度は太陽中心の数十万倍、約4兆度に達し、クォークがバラバラに溶け出した「クォーク・グルーオン・プラズマ」——ビッグバン直後の宇宙にしか存在しなかった状態——が一瞬だけ再現される。

2000年、RHIC稼働を前に、世界中のメディアが騒然となった。「加速器がストレンジレットを生み出し、地球を呑み込むのではないか」と。研究所は専門家委員会を設けて真剣に検証し、安全だと結論づけた。その根拠は、皮肉にも自然界そのものにあった。

地球には、宇宙から飛来する宇宙線が絶え間なく降り注いでいる。その中には、LHCの衝突よりはるかに高いエネルギーを持つ粒子も含まれる。月や、何十億年も存在し続けてきた地球は、想像を絶する回数のそうした衝突に耐えてきた。もし地上の実験程度でストレンジレットが暴走するなら、月はとっくの昔に消えているはずだ——これが安全論の核心だった。

加えて、理論はこうも告げる。高温で生まれたストレンジレットは「熱すぎて」すぐに蒸発・崩壊してしまう。本当に危険な安定したストレンジ物質は、むしろ極低温・超高密度の環境——つまり中性子星の内部のような場所でしか維持できない、と。

中性子星の奥に眠るもの

では、ストレンジ物質は宇宙のどこに存在しうるのか。最有力候補が中性子星だ。

中性子星は、太陽の8倍以上の質量を持つ星が一生の終わりに大爆発(超新星)を起こし、中心部が極限まで押しつぶされてできる天体だ。直径わずか20km程度に太陽以上の質量が詰め込まれ、その密度は角砂糖1個分で約10億トンにもなる。

これほどの圧力下では、中性子すらつぶれてクォークがむき出しになり、星の中心部が丸ごとストレンジ・クォーク物質になっている——そんな「クォーク星(ストレンジ星)」が存在するのではないか、と理論家たちは予言してきた。

近年、観測はこの謎に迫りつつある。NASAの中性子星観測装置NICERは、中性子星の正確な大きさと質量を測定している。また2017年、人類は初めて中性子星どうしの合体を重力波で捉えた(イベント名GW170817)。星の内部物質がどれだけ「硬い」か「軟らかい」かは、合体時の重力波の波形に痕跡を残す。もし内部がストレンジ・クォーク物質なら、その証拠が波形に刻まれているかもしれない。

さらに、もし中性子星合体の際にストレンジレットの破片が宇宙空間へ撒き散らされているなら、それが宇宙線に混じって地球へ届いている可能性もある。国際宇宙ステーションに搭載された宇宙線検出器AMS-02は、異常に重く、電荷に対して質量が大きすぎる粒子——ストレンジレットの指紋——を探し続けている。まだ確定的な発見はない。だが「見つかっていない」ことは「存在しない」ことの証明にはならない。それは、まだ誰も見ていない深淵が、確かにそこにあるということだ。

私たちの足元にある「仮定」

ストレンジレットの物語が突きつけるのは、終末の恐怖だけではない。もっと根源的な問いだ。

私たちは、自分の体を、机を、大地を、「確固たる現実」だと信じて疑わない。だがウィッテンの仮説が正しければ、その安定は保証されたものではなく、たまたまそうなっているだけの仮の姿かもしれない。物質の安定性すら、宇宙のスケールでは「絶対」ではないのだ。

この感覚は、現代物理学が繰り返し私たちに突きつけてきたものでもある。真空はエネルギーの最低状態とは限らない(真空崩壊)。時間と空間は伸び縮みする。確実だと思っていた足場が、実は薄氷の上にあったと知らされる——それが、宇宙を深く覗き込む者に課せられる代償なのかもしれない。

静かに、書き換えられていく世界

もう一度、あの一滴を思い浮かべてほしい。

奇妙な色の滴が地面に落ち、触れたものを赤黒いヘドロへと変えながら、音もなく広がっていく。それは爆発の轟音ではなく、「現実そのものが、より安定した別の現実へと上書きされていく」静けさだ。私たちの世界が特別だったのではなく、ただ運よく今のかたちを保っていただけだと、その滴は無言で告げる。

ストレンジレットは、今この瞬間も中性子星の奥深くで眠り、あるいは宇宙線の中をかすめ飛んでいるのかもしれない。それが本当に存在するのか、私たちの世界がどれほど「安定」なのか——その答えはまだ、深い闇の中にある。

確かなのは、ひとつだけ。あなたが今触れているこの世界の堅固さは、宇宙が許してくれている束の間の幸運だということ。そして物理学者たちは、その幸運の正体を確かめるために、今日も最も恐ろしい問いを、静かに計算し続けている。