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GPS混乱の新原因「宇宙ハリケーン」、12年間で588件確認|航空・海運に影響拡大

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GPS混乱の新原因「宇宙ハリケーン」、12年間で588件確認|航空・海運に影響拡大 - innovaTopia - (イノベトピア)

研究者らは、地球の極地域上空で発生する「宇宙ハリケーン」がGPS信号に干渉することを確認した。宇宙ハリケーンは、プラズマで構成される螺旋状の渦であり、従来のハリケーンのような目と螺旋構造を持つが、水ではなく高エネルギー電子を降らせる現象である。

2014年に発生した宇宙ハリケーンを分析した最近の研究により、このような事象中に放出されるエネルギーは磁気嵐に匹敵し、高緯度地域の磁場を乱すのに十分な力があることが明らかになった。2005年から2016年の期間に、北半球で329件、南半球で259件の宇宙ハリケーン事象が記録されており、年間平均約49件が発生している。

これらの現象は通常、太陽活動が静穏で惑星間磁場が北向きの条件下で発生し、磁気緯度80度以上の極昼期間中に最も多く観測される。GPS信号への影響として、宇宙ハリケーンが位相シンチレーションを引き起こし、ナビゲーション精度を低下させることが確認されている。この現象は航空、海運、衛星通信システムに潜在的な影響を与える可能性があり、宇宙ハリケーンは2021年に正式に確認された比較的新しい宇宙天気現象である。

From: 文献リンク‘Space Hurricanes’ Swirling Over The Poles Could Throw GPS Into Chaos

【編集部解説】

宇宙ハリケーンという現象は、私たちの想像を超えた規模で宇宙空間において発生している複雑な物理現象です。この現象を理解するためには、まず地球の電離層がどのような役割を果たしているかを把握する必要があります。

電離層は地上約50〜600km上空に位置し、太陽からの紫外線やX線によって電離された気体分子が漂う領域です。この層は、GPSをはじめとする衛星通信システムの信号が通過する重要な経路でもあります。宇宙ハリケーンは、この電離層内で発生するプラズマの渦状構造体であり、従来の気象学的ハリケーンとは根本的に異なる物理メカニズムで形成されます。

興味深いことに、宇宙ハリケーンは太陽活動が静穏な時期に発生することが多いという特徴があります。これは従来の宇宙天気予報が依拠してきた「太陽活動の活発化→地球への影響」という単純な因果関係では予測できない現象であることを意味しています。惑星間磁場が北向きになる条件下で発生するこの現象は、既存の宇宙天気予報システムの盲点となっていました。

GPS信号への具体的な影響について詳しく見ると、宇宙ハリケーンが引き起こす位相シンチレーションは、信号の「ちらつき」現象として現れます。これは星が大気の揺らぎによってまたたいて見えるのと似た原理ですが、GPS信号の場合、このちらつきが測位精度の大幅な低下を招きます。特に航空業界では、着陸時の精密進入システムが数センチメートル単位の精度を要求するため、わずかな信号の乱れでも安全上の重大なリスクとなり得ます。

この技術的影響の範囲は想像以上に広範囲に及びます。物流・配送業界では、自動運転車両やドローン配送システムの普及が進む中、GPS精度の低下は配送効率の悪化だけでなく、安全性の問題も引き起こす可能性があります。また、金融業界でも高頻度取引のタイムスタンプにGPS時刻を利用しているため、間接的な経済損失も懸念されます。

ポジティブな側面として、宇宙ハリケーン研究の進展は新たな宇宙天気予報技術の開発機会を提供しています。従来見過ごされてきた「静穏時」の宇宙現象を予測できるようになれば、より包括的な宇宙天気警報システムの構築が可能になります。これは宇宙開発の安全性向上にも直結する重要な技術革新といえるでしょう。

しかし、潜在的なリスクも無視できません。2025年現在、太陽は11年周期の活動極大期周辺におり、宇宙ハリケーンの発生頻度や規模が変化する可能性があります。さらに、気候変動による極地域の環境変化が、これらの現象にどのような影響を与えるかは未知数です。

規制面では、国際民間航空機関(ICAO)や国際海事機関(IMO)などが、宇宙天気の影響を考慮した新たな安全基準の策定を検討する必要があるでしょう。特に極地航路を利用する航空機や、北極海航路を通る船舶にとって、宇宙ハリケーンは従来想定されていなかった新たなリスク要因となります。

長期的な視点では、宇宙ハリケーンの研究は地球と太陽の相互作用に関する理解を深める貴重な機会となります。この知見は、将来の火星移住計画や月面基地建設において、宇宙環境での通信システム設計に活かされる可能性があります。また、衛星コンステレーション時代における、より堅牢な宇宙インフラの構築にも寄与するでしょう。

【用語解説】

宇宙ハリケーン(Space Hurricane)
電離層で発生するプラズマの渦状現象で、従来のハリケーンと同様の螺旋構造と中央の「目」を持つが、空気ではなく帯電した粒子(プラズマ)で構成される。水ではなく高エネルギー電子を「降らせ」、2021年に正式に確認された比較的新しい宇宙天気現象である。

電離層(Ionosphere)
地上約50〜600km上空に位置する大気層で、太陽からの紫外線やX線によって大気分子が電離してプラズマ状態になっている領域。GPS衛星信号が通過する重要な経路であり、宇宙天気の影響を最も受けやすい層である。

位相シンチレーション(Phase Scintillation)
電離層の密度変化により衛星信号の位相が不規則に変動する現象。星が大気の揺らぎによってまたたいて見えるのと類似の原理で、GPS信号の場合は測位精度の大幅な低下を引き起こす。

磁気緯度地球の磁場に基づいて定義される緯度系で、地理的緯度とは異なる。宇宙ハリケーンは磁気緯度80度以上の極地域で最も発生しやすいとされている。

惑星間磁場(IMF:Interplanetary Magnetic Field)
太陽風によって宇宙空間に運ばれる磁場。その方向(北向きまたは南向き)によって地球の磁気環境への影響が大きく異なり、宇宙ハリケーンは北向きの条件下で発生することが多い。

太陽周期(Solar Cycle)
太陽活動の約11年周期の変動パターン。現在(2025年)は第25太陽周期の活動極大期周辺におり、宇宙天気現象の発生頻度に影響を与える。

オーロラ(Aurora)
太陽風の帯電粒子が地球の磁場に沿って極地域の大気に衝突することで発生する発光現象。宇宙ハリケーンも類似のメカニズムでオーロラを引き起こすが、通常は昼間に発生するため観察が困難である。

【参考リンク】

Space Weather(学術誌)
(外部)アメリカ地球物理学連合が発行する宇宙天気研究の専門学術誌

国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)(外部)
日本の宇宙天気予報を担当する研究機関、24時間監視サービス提供

アメリカ海洋大気庁・宇宙天気予報センター(外部)
宇宙天気の監視と予報を行うアメリカの政府機関、GPS障害警報発令

総務省 宇宙天気予報(外部)
日本政府の宇宙天気対策に関する政策情報、社会経済への影響評価

【参考記事】

Space Hurricanes Are Real | Spaceweather.com
2025年8月1日のSpaceweather.com記事。2014年8月20日の実際の宇宙ハリケーン観測データに基づき、現象の詳細な説明と科学的意義を解説している

“Space Hurricanes” Are Happening At Earth’s Poles
2025年8月1日のIFLScience記事。宇宙ハリケーンの形成メカニズムと従来の気象現象との比較、GPS信号への具体的な影響について詳細に解説している

What is a space hurricane? Scientists confirm first-ever case
2025年7月31日のChronicle記事。宇宙ハリケーンの初回確認に至る研究過程と、従来の宇宙天気予報の盲点について詳しく分析している

【編集部後記】

私たちの日常生活に欠かせないGPS技術が、宇宙空間で発生する新たな現象によって影響を受けるという事実は、テクノロジーの脆弱性と宇宙環境の複雑さを改めて認識させてくれます。

宇宙ハリケーンという現象は、2021年にようやく正式確認されたばかりの新しい発見です。しかし過去のデータ分析により、この現象は決して珍しいものではなく、年間約49件も発生していることが判明しました。これは私たちが知らないうちに、すでに多くの影響を受けていた可能性を示唆しています。

特に注目すべきは、宇宙ハリケーンが従来の宇宙天気予報の想定外で発生することです。太陽が静穏な時期にも関わらず地球のナビゲーションシステムが乱れる可能性があるということは、私たちの宇宙環境に対する理解がまだ不十分であることを物語っています。

現在、2025年の太陽活動極大期を迎える中、宇宙天気現象への関心が高まっています。自動運転技術、ドローン配送、精密農業など、GPS に依存する次世代テクノロジーの普及が進む今こそ、宇宙環境の変動に対する理解と対策が急務となっています。

この分野の研究進展は、単なる学術的興味を超えて、私たちの社会インフラの安全性確保に直結する重要な課題です。宇宙ハリケーンの予測技術が確立されれば、より信頼性の高い宇宙天気警報システムの構築が可能になり、テクノロジー社会のレジリエンス向上に貢献するでしょう。

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8月15日【今日は何の日?】Wow!シグナル記念日──AIによる宇宙探査と「発見の利権」を考察。

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 - innovaTopia - (イノベトピア)

1977年8月15日。天文学者ジェリー・エーマンは、記録紙の余白に赤いペンでWow!と書きなぐりました。それは、人類が宇宙からの謎めいた囁きを垣間見た、歴史的な瞬間でした。

そして現代、AIという新たな”知性”は、天文学的なデータの中から「第二のWow!」を発見する能力を我々に与えました。しかし、その発見の瞬間は、人類史の輝かしい新章の幕開けであると同時に、我々の文明が試される「究極の選択」の始まりでもあります。

発見は我々を一つにするのでしょうか、それとも新たな「大航海時代」の引き金となるのでしょうか。本稿では、AIによる探査の最前線から、発見されたメッセージが内包する意味、その後の社会・経済への激震、そして人類に突きつけられる理想と現実までを、詳細に論じます。

AIが拓く探査の新時代

かつてのSETI(地球外知的生命体探査)は、人間の目と幸運に頼る、大海で一本の針を探すような試みでした。しかし、AIの登場がすべてを変えました。

特に大きな壁だったのが、地球自身が発する電波ノイズ(RFI)です。AIは、この無数のノイズの波形を「畳み込みニューラルネットワーク(CNN)」などの技術で学習し、あたかも熟練の警備員が群衆から不審者を見つけ出すかのように、ノイズだけを的確に除去します。

さらに、AIは我々が想定するパターンに合わない「真の異常(アノマリー)」を検出します。これは単なるパターンマッチングではありません。AIは「正常な宇宙とは何か」を自ら学習し、そこから逸脱する未知の現象を捉えるのです。これにより、Breakthrough Listenのようなプロジェクトは、人間では見逃していたであろう無数の候補信号を特定し始めています。

もはや、発見は「いつか」ではなく「いかにして」の段階に入りました。そして、AIのログファイルにその一行が記録された時、物語は次の章へと移ります。

メッセージの「内容」という新たな変数

AIが信号の存在を特定したとして、次に人類が直面するのは「そこには何が書かれているのか?」という、さらに深遠な問いです。信号の「内容」は、我々の未来を全く異なる方向へと導く可能性を秘めています。

宇宙のロゼッタストーンか?

もし信号が、数学や物理学の定数といった普遍的な言語で書かれた「教科書」だったらどうでしょう。それは、かつて人類がパイオニア探査機に載せた銘板や、ボイジャーのゴールデンレコードに込めた想いへの、宇宙からの返信かもしれません。AIを用いた暗号解読チームが組織され、人類の知性が総力を挙げて、未知の科学技術や哲学の解読に挑むことになります。

コズミック・マルウェアの脅威

一方で、その信号は、我々の文明を狙った「トロイの木馬」かもしれません。信号をコンピュータで処理・解読しようとした瞬間に、悪意あるコードが作動し、地球上の金融システムや電力網を破壊する。そんな地球外からのサイバー攻撃という、究極のセキュリティリスクも専門家から指摘されています。解読の試み自体が、引き返せない罠である可能性です。

理解不能の壁

最も厄介なのは、信号が科学でも脅威でもなく、我々の知性では全く理解できない「何か」だった場合です。それは異星の芸術かもしれませんし、我々の論理体系とは根本的に異なる哲学かもしれません。人類はここで初めて、自らの知性の限界と、宇宙における自らの存在の小ささを痛感することになるでしょう。

経済と社会の激震

メッセージの内容がどうであれ、その「発見」という事実だけで、私たちの社会と経済は根底から揺さぶられます。

市場のパニックと熱狂

「発見」の第一報が流れれば、金融市場は即座に反応します。宇宙開発ベンチャーや素材科学企業の株価は天井知らずに高騰する一方、既存のエネルギー産業や、一部の伝統的権威に依存する企業の価値は暴落するでしょう。世界経済は、未曾有の「ETショック」に見舞われます。

産業構造の創造的破壊

もしメッセージの解読により、クリーンで無限のエネルギー技術や、常温超伝導の秘密がもたらされたらどうなるでしょうか。石油や天然ガスに依存した国家経済は崩壊し、エネルギー産業全体が再編を迫られます。全産業の基盤が覆る「創造的破壊」が、世界中で同時に発生するのです。

人類の価値観の変容

「我々は独りではなかった」という事実が常識となれば、人々の価値観は大きく変わります。国家や民族といった境界線の意味は薄れ、「地球人類」としての一体感が生まれるかもしれません。一方で、既存の宗教や哲学は、その教義の根本的な見直しを迫られることになり、社会的な混乱も予想されます。

究極の選択 – 「共有」か「独占」か

これほどのインパクトを持つ発見を前にして、「それを誰が管理するのか」という地政学的な問題が、人類にのしかかります。その瞬間、人類は二つの道が交わる分岐点に立ちます。

【Aルート:理想】「全人類の資産」としての公開

理想の道は、「宇宙条約」の精神に則り、発見を全人類の資産として共有する世界です。パブリックブロックチェーンを用いて発見の全プロセスを公開し、透明性と公平性を担保することで、究極の「科学の民主化」が実現します。

【Bルート:現実】「国家の利権」としての独占

しかし、絶大な利益を前に、ある国がそれを独占しようと考えるのは自然なことです。プライベートブロックチェーンとパブリックブロックチェーンへのハッシュ値記録を組み合わせることで、発見の事実を後から証明しつつ、水面下で情報を独占する「デジタル帝国主義」が始まる可能性があります。

テクノロジーは「鏡」です

AIが信号を見つけ、その内容が人類の運命を揺さぶり、ブロックチェーンがその後の秩序を左右します。しかし、注目すべきは、これらの技術が、設計次第で正反対の未来をどちらも実現できてしまうという事実です。

テクノロジーは、それ自体に意思を持ちません。使う人間の意図を増幅する「鏡」なのです。

地球外知的生命体の探査は、結局のところ我々自身を見つめる行為に他なりません。それは、宇宙における我々の孤独を問うだけでなく、我々が他者と、そして未知と出会った時に、どのような選択をする種族なのかを厳しく問い質します。

その答えは、まだ誰も知りません。


【Information】

SETI研究所 (The SETI Institute)
地球外知的生命の起源や存在を探求する、世界を代表する非営利研究機関です。電波天文学だけでなく、生命が宇宙で発生するための条件を探る宇宙生物学など、多角的なアプローチで研究を行っています。

Breakthrough Listen (ブレークスルー・リッスン)
観測史上最大規模の地球外知的生命体探査プロジェクトです。世界各地の高性能な電波望遠鏡と最新のAI技術を駆使し、最も包括的な探査を行っており、観測データは研究者のために公開されています。

国連宇宙局 (UNOOSA – United Nations Office for Outer Space Affairs)
宇宙空間の平和的利用の促進と、宇宙活動に関する国際協力のハブとなる国連の機関です。記事中で触れた「宇宙条約」の管理など、宇宙に関する国際的なルール作りにおいて中心的な役割を担っています。

METI International (メティ・インターナショナル)
SETIが「聞く」ことを主眼とするのに対し、METIは「(地球から)意図的なメッセージを送る」ことを研究・議論する機関です。メッセージを送ることの是非や、その内容について科学的・倫理的な観点から探求しています。

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【SuperKEKB】KEKフォトウォークに参加してきました。:電子-陽電子衝突加速器【現地訪問】

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 - innovaTopia - (イノベトピア)

こんにちは。サイエンスライターの野村です。今回は6/22に開催された「KEKフォトウォークに参加してきましたので、その時の探訪記です。

 - innovaTopia - (イノベトピア)
つくば駅前からの風景。画面中央付近にロケットが見えるかと思いますが、このあたりに図書館やプラネタリウムがあり、文化施設が密集しています。

KEKフォトウォークとは?

KEKフォトウォークは、高エネルギー加速器研究機構(KEK)が主催する撮影イベントです。KEKは茨城県つくば市にある素粒子物理学や加速器科学の研究機関で、このフォトウォークは一般の方々にKEKの研究活動や施設について興味を持ってもらうことを目的としています。
https://www2.kek.jp/outreach/kekpw
加速器の美しい曲線、実験装置の精密な構造、研究者の活動風景など、科学の現場ならではの魅力的な被写体が多くあります。

今回は特別?

KEK フォトウォークは、世界15の研究所が参加する「グローバル・フィジックス・フォトウォーク」の一環です。これは米国立フェルミ加速器研究所、欧州合同原子核研究機関(CERN)、ドイツ電子シンクロトロン研究所、カナダTRIUMF研究所、そしてKEKなどの世界的な研究機関が同時開催する特別な企画です。

この国際コンテストでは、KEK を含む参加機関・研究所から3作品が推薦され、世界の素粒子物理の広報担当者のウェブサイト上でフォトコンテストにノミネートされ、全世界からの一般投票によって「グランプリ」を決定します。

10年ぶりの開催
2020年の「グローバル・フォトウォーク」はコロナウイルスの流行によって中止されたため、今回のコンテストは実に10年ぶりです。応募者多数の中、当選しましたので現地へ赴く運びになりました。

ところで何を見に行ったの?

SuperKEKBとは?
SuperKEKBは、KEK(高エネルギー加速器研究機構)にある世界最高性能の電子・陽電子衝突型加速器です。

基本的な仕組み
SuperKEKBは、電子と陽電子(電子の反粒子)をほぼ光速まで加速し衝突させる装置です。地下に建設された周囲約3kmのリング状のトンネル内で、電子は7GeV、陽電子は4GeVのエネルギーまで加速された状態でリング状のトンネル内を逆方向に周回し、Belle II測定器と呼ばれる検出器内で衝突します。

 - innovaTopia - (イノベトピア)
トンネル入り口にあったSuperKEKBの概略図

私が今回写真撮影に向かったのはSuperKEKBのトンネル内です。(電子と陽電子のビームを収束させるための四極電磁石と六極電磁石の他にビームの「進路」を調整するための偏向電磁石がある場所です。)

参考動画のリング部分の下あたりを歩いていました。

SuperKEKBを使ってなにがわかるの?
1. 物質と反物質の謎を解く研究
この宇宙がなぜ物質でできているのか疑問に思ったことはありませんか?実は、宇宙が誕生した時には物質と反物質が同じ量作られたはずなのですが、現在の宇宙は物質ばかりでできています。SuperKEKBプロジェクトでは、物質と反物質の性質にわずかな違いがあることを詳しく調べて、この宇宙の大きな謎を解明しようとしています。ニュートリノ振動実験の記事も併せて読んでね!

2. まだ見つかっていない新しい粒子を探す研究
現在の物理学では説明できない現象がまだたくさんあります。例えば、宇宙の質量のかなりの部分を占めるとされる「暗黒物質」の正体などです。SuperKEKBプロジェクトでは、これまで発見されていない新しい種類の粒子を見つけることで、宇宙のより深い仕組みを理解しようとしています。

3. 素粒子の基本的な性質を調べる研究
物質を構成する最も小さな粒子である素粒子には、いくつかの種類があります。Belle Ⅱ 測定器では、これらの粒子がどのように変化し、どのような法則に従って振る舞うのかを精密に測定しています。

これらの研究を通じて、私たちが住む宇宙の成り立ちや、物質の根本的な性質について新しい発見をすることが、SuperKEKBプロジェクトの大きな目標です。

ここがすごいよ!SuperKEKBー日本は加速器先進国?

1. 世界記録の衝突性能を達成
SuperKEKBは2024年12月27日にルミノシティ(衝突性能)5.1×10^34 cm^-2 s^-1を達成し、世界最高記録を更新し続けています。このルミノシティはすべての種類の衝突加速器の中で、世界最高の記録で、欧州のCERNや米国フェルミ研究所の記録を上回る快挙です。

ルミノシティって?
単に言えば、「1秒間にどれだけ多くの粒子同士を衝突させることができるか」を表す数値なのです。この値の大きさは非常に重要です。粒子と粒子の衝突によって新しい粒子が生まれたりするわけですから、言ってしまえば「一回の実験でどれだけ精度の良い実験ができるか、どれだけレアなイベントを得られるか」がルミノシティにかかっています。

日本は世界最強の加速器を持っているのです。実は。

KEK到着

今回は少し早めに現地に到着したので、少しだけ常設展示室の中を探索していました。フォトウォークの受付を済ませると、建物内にある、コミュニケーションプラザで素粒子についてのいろいろな展示を見てきました。

KEKコミュニケーションプラザとは?
KEKコミュニケーションプラザでは、加速器が動く仕組みや素粒子について学んだり、宇宙から降り注いでいる宇宙線を観察したり、タンパク質の立体構造を目で見たり、身近なものに含まれている放射線を自分で測ってみたりすることができます。

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フォトウォーク受付!

素粒子のフィルム写真

これは昔素粒子の検出に使われていた。「泡箱」と呼ばれる装置のレンズです。
泡箱(バブルチャンバー)は、素粒子物理学の実験で粒子の軌跡を視覚化するために使われた検出器です。

動作原理
泡箱は液体水素で満たされた容器です。(その他の物質で満たされた泡箱も存在します。)荷電粒子が液体中を通過すると、その経路に沿って気泡が形成されます。これは、粒子が液体分子とエネルギーを交換し、局所的な沸騰を引き起こすためです。形成された気泡の軌跡を写真撮影することで、粒子の経路、運動量、電荷などの物理量を測定できました。

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実際に当時に撮影されたフィルムも横に置いてありました。フィルムをのぞき込んでみると素粒子の軌跡が克明に映し出されています。現在では、このような検出手法は使われなくなりました。しかし、このような比較的単純な手法であっても、人の目では見ることができない微小な粒子の姿を捉えることができたのです。

これが何十年も前の技術だったということを考えると、本当に驚くべきことです。

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素粒子の軌跡のフィルム

KEKは大先輩?
実は日本初の公開ウェブページを作ったのはKEKらしいです。言ってしまえばinnovaTopiaの大先輩ですね。

ワールド・ワイド・ウェブ(WWW)を発明したのはCERNのティム・バーナーズ=リーであることは有名ですが、日本におけるウェブの歴史を語る際、KEK(高エネルギー加速器研究機構、当時は高エネルギー物理学研究所)の果たした役割は決して見過ごすことはできません。CERNもKEKも素粒子物理学の研究機関で、科学者たちの間で大規模な実験のための情報共有が必要不可欠だったという背景があることも少し面白いですね。

1992年9月30日、KEKの森田洋平氏によって「KEK Information」と題された日本初のウェブページが公開されました。この歴史的な出来事の背景には、国際的な科学者コミュニティのネットワークがありました。

興味深いのは、この日本初のウェブサイト誕生の経緯です。森田氏は1992年9月にフランスで開催された国際会議に出席した後、CERNに立ち寄り、そこでバーナーズ=リー博士と直接会話する機会を得ました。CERNのカフェテリアでの昼食中、バーナーズ=リー博士から「情報はネットワーク上でみんなと共有して、はじめて価値が生まれる。WWWはハイパーテキストのリンクで世界中の情報をお互いに結びつけることを可能にする。KEKもぜひWWWサーバーを立ちあげて欲しい」と直接依頼されたのです。

この要請を受けて、森田氏は急遽CERNの端末を借りてKEKのサーバーにログインし、単一のページとしてHTML形式のウェブページを作成しました。この「KEK Information」は茨城県つくば市にある文部省高エネルギー物理学研究所計算科学センターのサーバー上に設置され、日本のインターネット史に重要な一歩を刻みました。

KEKがウェブの先駆者となったのは偶然ではありません。素粒子物理学の研究においては、世界中の研究機関との情報共有が不可欠であり、CERNで生まれたWWWという技術の価値を即座に理解し、実践に移す土壌がKEKにはあったのです。

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先輩じゃないっすか!?ウイッスウイッス…

当日はコミュニケーションプラザ内で、SuperKEKBの装置概要や、どのようなことを目指して電子と陽電子をぶつけているのかについて動画を用いた説明を受けてから施設内を見学しました。

トンネル内での写真撮影

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偏向電磁石。

電子も陽電子も電荷を帯びた粒子であるため、磁場のある空間ではローレンツ力を受けて軌道が曲がります。上の写真は偏向電磁石です。このローレンツ力を利用して陽電子と電子の軌道を調整しているらしいです。

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四極電磁石

この電磁石はさっきとは異なり4つのコイルがあります。この構造によって広がってしまう電子と陽電子の軌道を収束させています。

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六極電磁石

四極電磁石のほかに六極電磁石を用いて、レンズ系でいうところの「色収差」のようなものが電子ビームに生じてしまうことを防いでいるらしいです。

自分の身長程度もある大きな電磁石と、ここまで長い距離真空が保たれている装置を見たことがなかったので、正直歩いている間は現実の世界で起こっていることだと実感できませんでした。巨大実験は装置を見ているだけで少し幸せな気持ちになれます。

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ARESキャビティ

ARESキャビティについて手短に説明いたします。

ARESキャビティとは常伝導加速空洞のことで、ARESはAccelerator Resonantly coupled with Energy Storageの略です。

これはSuperKEKB加速器システムにおいて使用されている加速空洞の一種で、常伝導(超伝導ではない)技術を用いた粒子加速装置です。電子や陽電子ビームにエネルギーを与える役割を果たします。

SuperKEKBでは超伝導加速空洞と併用される形で、このARES空洞が加速器システムの一部として組み込まれており、全体として世界最高レベルの衝突性能を実現するための重要な構成要素となっています。

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電子と陽電子の通り道

画面中央よりやや上に見える銅色のパイプが電子の通り道、下に見える銀色のパイプが陽電子の通り道です。陽電子がうまく通れるようにKEKは独自の工夫をしているそうです。

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トリスタン実験で活躍した装置たち

出口付近にはTRISTAN実験で活躍していた装置たちが並んでいました。

TRISTAN実験は、1986年に完成したリング状衝突加速器TRISTAN(Transposable Ring Intersecting Storage Accelerator in Nippon)を用いた実験で、文部省高エネルギー物理学研究所が5年の期間をかけて開発しました。

トリスタン計画は1980年代初頭から90年代中頃まで実施されたプロジェクトで、当時の世界最高エネルギーにおける電子陽電子反応の研究が実施されました。加速器としては電子と陽電子それぞれ300億電子ボルト(30GeV)の電子陽電子衝突型加速器で、約3kmの周長上の4か所に於いて電子ビームと陽電子ビームの衝突がなされました。

実験機器萌えの話

科学の世界には、日常生活ではなかなか目にすることのない独特な実験機器が数多く存在します。巨大な加速器や精密な分析装置、無骨ながらも美しいガラス器具など、その姿や機能には独特の魅力が詰まっています。

こうした実験機材に心惹かれる「科学系の実験機材萌え」という感覚を持つ人たちが、実は一定数存在します。彼ら・彼女らは、機材の機能美や構造の複雑さ、あるいは未知の現象を解き明かすための“道具”としての力強さに惹かれ、時には写真集や模型、イラストなどでその魅力を楽しんでいます。

科学機器は、一般の人にとっては遠い存在かもしれません。しかし、その無機質なフォルムや精巧な設計、そして「人類の知を切り拓くための最前線」という背景を知れば知るほど、そこにロマンを感じずにはいられません。
科学の発展を支える“縁の下の力持ち”である実験機材たち。そんな彼らに密かに心を寄せるファンがいることも、科学の世界の面白さのひとつと言えるでしょう。

実際にフラスコやその他の実験器具や電気素子のアクセサリーや日用品が販売されたりしています。

https://shop.systemgear.com/view/item/000000000925
(これは電子基板をモチーフにしたキーホルダーです。)

https://rikashitsu.jp/online-shop/products/list228.html
(フラスコの形をしたワイングラスです。ほかにも理科室のような内装をコンセプトにしたバーがあったり案外「科学器具に萌える」ひとは多いのかもですね。)

【編集部後記】

2025年に9/23にKEKの一般公開があります。是非皆様も巨大科学の膨大な時間と年月をかけた人類の実験科学の最先端を体験してください!(仕事の予定が合えば僕も行きたいな…)詳細は下記URLより

https://www2.kek.jp/openhouse/2025(KEK一般公開)

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3I/ATLAS「エイリアン探査機説」をハーバード大学物理学者が提唱、確率0.005%の異常軌道に注目

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3I/ATLAS「エイリアン探査機説」をハーバード大学物理学者が提唱、確率0.005%の異常軌道に注目 - innovaTopia - (イノベトピア)

ハーバード大学の物理学者アヴィ・ローブ博士が、2025年7月1日にチリのATLAS望遠鏡で発見された星間天体3I/ATLASについて、エイリアンの探査機である可能性を示唆した。

この天体は直径0.32〜5.6キロメートル(最有力1km未満)で、典型的な彗星とは異なり前方に光を発している。火星、金星、木星の軌道と整列する軌道を持ち、ランダムに太陽系に入る天体がこのように整列する確率は0.005%である。ローブ博士はフォックスニュース・デジタルに対し「軌道が設計されたものかもしれない」「偵察任務の目的を持っていた可能性がある」と述べた。

地球外知的生命探査(SETI)の観点から、高度な文明が探査機を配備する可能性があるとし「もしそれが技術的なものであることが判明すれば、人類の未来に大きな影響を与える」と説明している。

From:文献リンクCould an Alien Probe Be Passing Through Our Solar System? Harvard Expert Weighs I

【編集部解説】

innovaTopiaの読者の皆さまにとって、この3I/ATLASという星間天体の話題は、単なる天文学上の発見を超えた深刻な意味を持っています。ローブ博士の主張は科学界で議論を呼んでいますが、最新の観測結果と合わせて検証すると、興味深い事実が浮かび上がってきます。

まず注目すべきは、3I/ATLASの軌道特性の異常性です。ランダムに太陽系に侵入する天体が惑星軌道と5度以内で整列する確率は0.2%、さらに金星、火星、木星に接近する確率は0.005%という極めて低い数値が示すのは、統計学的に考えると確かに「設計された可能性」を排除できない現実です。

技術的観点から見ると、3I/ATLASは従来の彗星とは決定的に異なる特徴を示しています。当初20キロメートルとされていた直径は、ハッブル宇宙望遠鏡の詳細観測により大幅に下方修正され、現在は0.32〜5.6キロメートル、最も可能性が高いのは1キロメートル未満とされています。この小さなサイズでありながら顕著な活動性を示すという新たな謎を生み出しています。

重要な修正点として、当初「彗星活動の兆候がない」とされていましたが、現在は明確な彗星活動が確認されています。ジェミニ南天文台とNASA赤外線望遠鏡施設による2025年7月5日と14日の近赤外分光観測で氷の検出に成功し、スイフト天文台による7月30日と8月1日の紫外線観測では水蒸気と水酸基イオンが検出されました。これらの観測により、3I/ATLASは確実に活発な彗星であることが証明されています。

SETI(地球外知的生命探索)の文脈では、このような探査機仮説は決して非科学的ではありません。高度な文明が他の星系を調査するために探査機を派遣するという概念は、人類自身がボイジャーやパイオニア探査機で実践している手法です。特に3I/ATLASの軌道が複数の惑星を効率的に観測できる設計になっている点は、偵察任務の観点から合理的な経路設計と考えることも可能です。

興味深いことに、3I/ATLASは太陽系最速の訪問者として記録されており、時速210,000キロメートルという驚異的な速度で移動しています。この速度は、天体が数十億年間にわたって星間空間を移動し、星や星雲の重力によって加速されてきたことを示唆しています。

現在、3I/ATLASは9月まで地上望遠鏡で観測可能ですが、その後太陽に近づきすぎるため地球からは見えなくなります。12月初旬に太陽の反対側で再び観測可能になる予定です。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による8月と12月の観測が計画されており、近日点通過前後での化学組成の変化を詳細に調査する予定です。

一方で、科学界の多数派は自然起源説を支持しており、専門家の中にはローブ博士の仮説を批判する声もあります。しかし、過去にも’Oumuamua(オウムアムア)の異常な加速現象など、従来理論では説明困難な星間天体の挙動が観測されており、新しい物理現象や技術的可能性を排除すべきではありません。

この事案が示すのは、科学的探求における開放性の重要性です。異常なデータに対して既存の枠組みで説明を試みる姿勢と同時に、従来の常識を超えた可能性も検討する柔軟性が、真の科学的進歩をもたらすのです。

【用語解説】

アヴィ・ローブ博士
ハーバード大学の理論物理学者で、地球外生命探査分野の第一人者。宇宙論と天体物理学を専門とし、2017年の星間天体オウムアムアについても地球外技術である可能性を提唱して議論を呼んだ。現在はハーバード・スミソニアン天体物理学センター内の理論・計算研究所の所長を務める。

3I/ATLAS
2025年7月1日に発見された3番目の星間天体(Interstellar objectの「I」)。正式名称はC/2025 N1 (ATLAS)。太陽系外から飛来し、直径は0.32〜5.6キロメートル、最も可能性が高いのは1キロメートル未満とされる。

ATLAS(小惑星地球衝突最終警報システム)
地球に接近する小惑星の早期発見を目的とした自動観測システム。ハワイ大学が開発し、現在4台の望遠鏡がハワイ、南アフリカ、チリで稼働している。直径50センチメートルの望遠鏡で7.4度という広い視野を持つ。

SETI(地球外知的生命探査)
Search for Extraterrestrial Intelligenceの略で、電波や光学望遠鏡を用いて地球外知的生命体からの信号を探査する科学的プロジェクト。1960年代から続く国際的な研究活動である。

星間天体
太陽系外の他の恒星系から飛来した天体。これまでに確認されたのは2017年のオウムアムア、2019年のボリソフ彗星、そして2025年の3I/ATLASの3個のみで、非常に稀な現象である。

ハッブル宇宙望遠鏡
地球軌道上で稼働するNASAの宇宙望遠鏡。大気の影響を受けないため、極めて高解像度の画像撮影が可能。3I/ATLASの正確なサイズ測定に貢献した。

【参考リンク】

NASA – 3I/ATLAS 公式情報(外部)
NASAによる3I/ATLASの公式情報と2025年10月30日近日点通過の詳細データ

ハーバード大学天文学部 – アヴィ・ローブ教授ページ(外部)
理論・計算研究所所長として宇宙論と地球外生命探査研究を主導する公式プロフィール

ATLAS プロジェクト公式サイト(外部)
4台の望遠鏡による24時間体制天体監視システムと最新発見情報を提供

SETI Institute 公式サイト(外部)
地球外知的生命探査の観点からの3I/ATLAS専門的解説と研究者ディスカッション

【参考記事】

Wikipedia – 3I/ATLAS(外部)
ハッブル宇宙望遠鏡観測による直径修正と水氷検出を含む彗星活動の詳細

NASA – As NASA Missions Study Interstellar Comet, Hubble Makes Size Estimate(外部)
2025年7月21日ハッブル宇宙望遠鏡観測による直径推定の大幅修正とコマの詳細構造

Is the Interstellar Object 3I/ATLAS Alien Technology? (arXiv)(外部)
ローブ博士による学術論文。軌道整列確率0.2%と金星・火星・木星接近確率0.005%を数学的証明

SETI Institute – Comet 3I/ATLAS: A Visitor from Beyond the Solar System(外部)
ATLAS観測網による発見過程と双曲軌道を持つ星間天体としての特性の専門的解説

Sky at Night Magazine – Hubble captures sharpest image yet of interstellar visitor 3I/ATLAS(外部)
時速210,000キロメートルの太陽系史上最速訪問者データと観測スケジュール詳細

【編集部後記】

3I/ATLASの発見と継続的な観測は、私たちが宇宙に抱く根本的な疑問「私たちは一人ぼっちなのか?」に新たな視点を与えてくれました。科学的事実として確認された異常な軌道整列と、彗星活動の詳細データが示す複雑性は、自然現象の限界を改めて考えさせられます。

読者の皆さんは、もし本当に地球外文明の探査機が太陽系を訪れているとしたら、その技術レベルをどの程度と想像されますか?また、このような発見が人類の宇宙観や科学技術の発展にどのような影響を与えると思われるでしょうか?12月の再観測で新たな証拠が見つかることを、皆さんはどのように期待されますか?

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