量子の世界をみる方法 「スピン」とは何か

村上洋一

電子の「スピン」といわれたときに、皆さんはどんなイメージを持ちますか？
「地球が自転をしながら太陽のまわりを回るように、電子が自転しながら原子核のまわりを回っているようなイメージ」や「電子がコマのように回っている」「フィギュアスケートの選手のように回っている」などのイメージが頭に浮かんでいるのではないでしょうか？

実は、この答えは正しくないのです、といったら皆さんは驚くでしょうか。

「スピン」は私たちの暮らしているマクロな世界の「回転」とは異なり、なかなか感覚的に掴みにくく、それが「スピン」への理解を難しくしているのではないかと思います。
本書は、「スピン」をもっと深く、そして正しく理解してほしいという思いから、物理学者とサイエンス分野の広報関係者、そして素人!? がチームを組んで執筆しました。

この本は、多様な読者を想定したものです。物理に興味のある高校生から「スピン」をきちんと理解したい大学生。学生時代に量子力学の授業で「スピン」の話を聞いたことがあるけど、もう一度、きちんと理解したいと思っている方などなど。さまざまな人に本書をとおして「スピン」の不思議さやおもしろさ、凄さを知ってもらいたいと考えています。

「スピン」の正体とは？ 量子力学の誕生からスピンの発見までの歴史的な背景。さらに「スピン」はどのように記述され、捉えればいいのか？ 本書では、できるだけ具体的に理解できるように「シュテルン=ゲルラッハの実験」を紹介しながら解説していきます。
さらに、電子だけでなく、陽子、素粒子のスピンまでを取り上げ「量子」の世界をみていきましょう。
そして、2022年度のノーベル物理学賞の受賞でニュースでも話題になっている「量子もつれ」を利用する量子コンピューターや生き物の特殊な能力について、そのほかにも超電導や永久磁石など社会の様相さえ劇的に変えつつあるスピンを利用した技術最先端までをていねいに解説していきます。

本書を片手に「量子」と呼ばれる摩訶不思議な世界に飛び込み、「スピン」をめぐる冒険に出かけましょう。

• カテゴリ: ビジネス・実用
• ジャンル: 学術・語学 / 理工
• 出版社: 講談社
• 掲載誌・レーベル: ブルーバックス
• ページ数: 288ページ
• 電子版発売日: 2022年11月17日
• コンテンツ形式: EPUB
• サイズ(目安): 19MB

[ブクログ · ★★★☆☆]

量子力学は量子の「スピン」だけでなく「カラー荷」「世代」など難解な概念だらけだ。

例えば、以下のような説明に出くわす。

量子力学で扱う基本粒子は量子数で区別される。
量子数には、質量、スピン、弱電荷、カラー荷、世代などがある。
第１世代の場合、電子の電荷は -1、ニュートリノは電荷 0、両者ともレプトンでカラー荷は 0。
クォークのカラー荷は (R,G,B) の３種類。電荷はアップクォークが +2/3、ダウンクォークは -1/3。
スピンは、レプトンもクォークも 1/2 。

といった具合で、頭の中は ??? 意味不明！カオス状態のままだ。
最近は量子コンピュータの話題についていけないので、ちゃんと仕組みを知りたいなと思う今日この頃♪

本書は、「スピンを中学生にもわかるように説明できるか」という課題に挑戦し、もっと分かり易くと推敲を重ねた、とあったので期待した。
だが、本腰を入れて取り組まないと理解できない難しい本で、今、時間と集中力を使って読む強い意志はないのでリタイアすることにした。

私にとって少しも分かり易くなかったので★２でも良かったが、腰を据えて量子力学を理解したいという人には充実した内容に思えるので★3の評価です。