シモン・ファンデルメール

シモン・ファン・デル・メールは、オランダ出身の著名な物理学者です。1925年11月24日にこの世に生を受け、2011年3月4日に85歳でその生涯を終えました。彼の功績、特に素粒子物理学における加速器技術への貢献は計り知れず、1984年にはカルロ・ルビアと共にノーベル物理学賞を受賞しています。この受賞は、弱い相互作用を媒介する素粒子であるウィークボゾンの発見に繋がる巨大な科学プロジェクトへの貢献が認められたものです。

彼の人生は、第二次世界大戦という激動の時代と共に始まりました。オランダのハーグで生まれた彼は、若き日をドイツ占領下の困難な状況で過ごします。戦争が終結した後、ようやく学問の道に進むことができ、デルフト工科大学で電気技術を深く学びました。大学卒業後、1952年にはオランダの著名な企業であるフィリップス社に入社し、技術者としてのキャリアをスタートさせます。そして1956年、彼は新たに設立された欧州原子核研究機構、通称CERNへと活躍の場を移しました。

CERNは、素粒子物理学の最前線を切り拓くための国際的な研究機関であり、その活動の中核をなすのが粒子加速器です。ファン・デル・メールは、この加速器技術の開発において、極めて重要な役割を担いました。彼の主要な業績の一つに、「ニュートリノホーン」と呼ばれる装置の開発があります。これは、高エネルギーの粒子衝突によって生成される中間子が崩壊する際に放出されるニュートリノを、効率よく一点に集めるための特殊な形状をした電磁レンズです。ニュートリノは物質との相互作用が極めて弱いため、その研究には大量のニュートリノを生成し、効率的に検出器に導く技術が不可欠であり、ニュートリノホーンはそのための画期的な解決策でした。

しかし、彼の名前を歴史に刻んだ最も革新的な技術は、「確率冷却法」です。粒子加速器では、目的の粒子を高エネルギーに加速し、互いに衝突させますが、生成された粒子ビームは必ずしも理想的な状態ではありません。特に、陽子・反陽子衝突型加速器で用いられる反陽子ビームは、生成効率が低く、運動エネルギーや進行方向がばらつきやすい性質を持っていました。確率冷却法は、このような「熱い」状態にある粒子ビームからランダムな運動（ばらつき）を統計的に検出し、その情報を基にビームを構成する個々の粒子の運動を補正することで、ビームの密度を高め、より狭い範囲に収束させる技術です。これは、ばらつきを一つ一つ完全に補正するのではなく、統計的な傾向に基づいて「確率的に」ビーム全体を冷やす（運動エネルギーのばらつきを減らす）ことからこの名がついています。この技術の開発は非常に困難でしたが、ファン・デル・メールは見事にこれを成功させました。

確率冷却法は、CERNのSuper Proton Synchrotron (SPS) を陽子・反陽子衝突型加速器として運用する上で、決定的に重要な技術となりました。反陽子を大量に蓄積し、高密度なビームにするためには、確率冷却法が不可欠だったのです。SPSは1981年から高エネルギー衝突実験を開始し、この確率冷却法による高性能な反陽子ビームを用いて、素粒子物理学における最大の謎の一つに挑みました。それは、電磁気力と並ぶ基本的な力である弱い相互作用を媒介する未知の粒子、すなわちウィークボゾンの探索です。

そして1983年、SPSを用いた実験において、ついに弱い相互作用の媒介粒子であるW粒子（ウィークボゾンの一種）の生成が確認されました。この歴史的な発見は、主任研究者を務めたカルロ・ルビア率いるUA1実験グループと、シモン・ファン・デル・メールが開発した確率冷却法に大きく依存していました。ファン・デル・メールの確率冷却法なくしては、ウィークボゾンを発見できるだけの十分な衝突頻度とエネルギーを持つ反陽子ビームを実現することは不可能だったのです。

このウィークボゾンの発見、そしてそれをもたらした巨大プロジェクトへの技術的貢献が認められ、シモン・ファン・デル・メールは1984年にカルロ・ルビアと共にノーベル物理学賞を分け合いました。彼の確率冷却法は、その後の多くの粒子加速器研究においても重要な技術として応用され続けています。

シモン・ファン・デル・メールは、加速器技術の革新を通じて素粒子物理学の発展に多大な貢献を残しました。彼は晩年をスイスで過ごし、2011年3月4日にジュネーヴにて85歳で静かに息を引き取りました。彼の精緻な技術開発と、理論物理学の進歩を実験的に検証可能にしたその貢献は、科学史において高く評価されています。

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