物質の最も小さな構成要素を素粒子と呼んでおり、性質によって、電子に代表されるレプトン、陽子・中性子を構成するクォーク、それら物質粒子の間に働く力を媒介するゲージ粒子に分類されています。これら素粒子が相互作用することで、私たちの世界が存在し、あらゆる現象が起こっていると考えられていますが、そのすべてを説明できる理論は有史以来、未だに完成していません。この難題に、現象論的側面から挑んでいるのが、物理学科の安倍博之准教授です。

自然界の深遠に近づきたい

中学生の頃に「相対性理論」という言葉を知り、調べれば調べるほど、興味が湧いてきました。自然界の深遠には日常生活での直感だけでは簡単に理解できない法則が存在し、私たちの世界はそれらの法則に従って形作られて動いているという現実の一端を知り、とてもワクワクしたことを思い出します。この世界の根源にある物理法則を知りたいと思い、理学部を選び、素粒子物理の道に進みました。おそらく、この分野に携わる多くの方が頷かれる経緯ではないかと思います（笑）。

卒業研究はアハラノフ・ボーム効果（AB効果；実際の電磁場がない場所でも、電磁場ポテンシャルが存在すれば電子はその影響を受けてふるまうという現象）をテーマにしました。AB効果は、故・外村彰さん（日立製作所）が1980年代に世界で初めて実証した現象です。私も、外村さんの書かれた文献を読みながら理解を深め、電子の初期条件などを変えたシミュレーション（理論計算）を行いました。この研究を通して、古典物理学においては便宜的に用いていただけのポテンシャルという概念が、量子論で解くと確かに実体として存在しているのだと分かるようになりました。研究を続けることで、もっと多くの物理現象を理解できるに違いないと思い、修士・博士課程と進学しました。

量子論の世界を実感して研究者に

私たちの世界は、物質を構成する素粒子と、そこに働く「4つの力」（重力・電磁気力・強い核力・弱い核力）によって成り立ち、さらに力はゲージ粒子と呼ばれる素粒子の受け渡しによって生じていると考えられています。4つの力は、それぞれ大きさが桁オーダーで異なり、特に重力は極端に小さいということが知られていますが、その理由は分かっていません（階層性問題）。また、4つの力を量子論でうまく説明するためには、通常認識できている4次元（空間3次元＋時間1次元）以外にも見えない次元＝余剰次元の存在が必要だと考えられています。1990年代後半の大学院生当時、この余剰次元における力学や幾何学が、力の階層性を生んでいるのではないかという議論が世界中で盛んに行われていました。そこで、すでに実証されている力を説明する理論（標準理論）に対して、超対称性や力学的対称性の破れといった個別に提案されている仮説に加えて、さらに余剰次元の存在も仮定することで、大きな力と、通常であれば打ち消されてしまうようなごく小さな力とが共存しうるというモデルをいくつか提案しました。この研究で博士号を取得した後、韓国の大学で博士研究員として雇用され、職業としての研究者を目指す第一歩を踏み出しました。博士研究員時代には、それまで考慮していなかった「超重力理論」をモデル導出の際に組み込むようになり、少しずつ研究の土台を広げていきました。その後、いくつかの機関での博士研究員、助教を経て、2009年から早稲田大学に着任しました。

素粒子物理分野では大学院生も一人の自立した研究者として扱われますし、教員も「さん」付で呼ばれる文化があります。ですから、学生に対して指導する、というよりは共同研究するといった感覚なのですが、研究に限らずあらゆる場面で物事の本質を見極めて行動すること、はお薦めしています。何かが起こったときに、ただやり過ごすのではなく、何故そうなったのか・どうしたらそうなるのかなどを良く考えてから判断する癖をつけると良いのではないでしょうか。基礎科学的な物事の見方と言えますが、様々な要素や要因が複雑に絡み合った現代社会で自分を見失わないためにも、重要なことだと思っています。