湯川秀樹

物質の最も基本的な構成要素である原子は、原子核とその周りを回る電子から成り立っています。原子核はさらに小さく、プラスの電荷を持つ陽子と電荷を持たない中性子で構成されています。しかし、ここで一つの疑問が生じます。同じ電荷を持つ陽子同士は反発し合うはずなのに、なぜ原子核はバラバラにならずに存在できるのでしょうか？この疑問を解く鍵は、「核力」と呼ばれる力にあります。陽子同士が反発し合う電磁気力は確かに存在しますが、原子核内にはそれよりもはるかに強い力で陽子と中性子を結びつけ、原子核を安定させている力、すなわち核力が働いているのです。核力は電磁気力と比べて非常に強い力ですが、その作用範囲は極めて短く、原子核のサイズ程度に限られます。この核力を媒介しているのが、中間子と呼ばれる粒子の一つである「π中間子」です。π中間子は、陽子と中性子の間を飛び交うことによって、核力を発生させていると考えられています。π中間子の存在は、原子核を構成する陽子や中性子が、単なる点ではなく、内部構造を持つことを示唆しています。私たちが目にする物質の多様性や、宇宙の進化、そして生命の存在は、すべてこの原子核の安定性、すなわち核力とπ中間子の存在に支えられていると言えるでしょう。