マーティン・パール

マーティン・ルイス・パール（Martin Lewis Perl）（1927年6月24日 – 2014年9月30日）は、アメリカ合衆国の物理学者である。彼はタウ・レプトンを発見し、それによって物質粒子の第三の族を開いた。この族にはタウニュートリノも属する。

1995年、彼はフレデリック・ライネス（Frederick Reines）とともにノーベル物理学賞を受けた。アカデミーは二人を「レプトン物理学への先駆的な実験的寄与」に対して顕彰した。

技術者から物理学者へ

パールはユダヤ人移民の息子としてブルックリンで育った。彼ははじめ化学工学を学び、数年間ゼネラル・エレクトリックで働き、そこではとりわけ電子管を開発した。

そののちにようやく物理学を学ぶことを決意した。 1955年、彼はコロンビア大学でイジドール・ラビ（Isidor Rabi）のもとで学位を取得した。レオン・レーダーマン（Leon Lederman）も出た研究グループにおいてである。

1963年、彼はスタンフォード線形加速器センターに移り、最後までそこにとどまった。

1970年代半ば、パールは蓄積リングSPEARで電子と陽電子の衝突を調べていた。

その際、描かれた像に収まらない事象が彼の目にとまった。衝突からは互いに逆の電荷をもつ電子とミューオンが出てきて、そのほかに目に見えるものは何もなかったのである。

こうした事象は、族ごとのレプトン数の保存を破っているように見えた。電子とミューオンは異なる族に属するからである。

パールの解釈はこうであった。重く短命な二つのレプトンが生じる。それぞれが別々にさらに崩壊し、一方は電子に、他方はミューオンになる。そしてその際に目に見えないニュートリノが放たれ、それが収支を救っているのである。

専門家たちは懐疑的であり、それにはうなずける理由があった。

新しいレプトンは想定されていなかった。二つの族で足りるように見えたのである。そしてその特徴、すなわち二つの荷電粒子と大量の失われたエネルギーは、既知の過程によっても説明できた。たとえば、その少し前に発見されていたチャームクォークをもつ粒子の崩壊である。

1974年の最初の手がかりから一般の承認までには、およそ3年が過ぎた。パールは自らの解析を何度も擁護し、背景事象をより精確に定め、既知の説明ではどれも足りないことを示さなければならなかった。

この新しい粒子はタウという名を得た。「第三のもの」を意味するギリシャ語tritonの頭文字にちなむ。

どの荷電レプトンにも固有のニュートリノが属している。つまりタウ・レプトンとともに、第三のニュートリノが期待されることになった。

二つの確認が続いた。 CERNでは1989年、 Zボソンの崩壊幅から、軽いニュートリノの種類がちょうど3種類であることが明らかになった。そして2000年、フェルミ研究所のDONUTがタウニュートリノを直接検出した。

これによって粒子族は完成し、ニュートリノ振動の基礎が据えられた。ニュートリノ振動はまさにこの三つの種類のあいだの移り変わりとして記述され、 PMNS行列にその数学的な形を見いだす。

パールは居心地の悪い問いの友であり続けた。彼は数十年にわたって3分の1の電荷をもつ自由なクォークを探した。ミリカン（Millikan）の有名な油滴実験に倣った方法によってである。

彼は一つも見つけなかった。それでも彼はこの探索を価値あるものと考えていた。一つでも見つかればすべてが変わったはずだからである。自由なクォークは今日の理解では存在せず、たった一つでも強い相互作用の理論を覆すことになる。

彼はさらに若い研究者の支援に力を注ぎ、自身の発見が受け入れられるまでにどれほど長くかかったかを率直に語った。

パールの事例は、学問上の承認が実際にどのようにして生じるかを示している。一瞬によってではなく、ほかの説明が残らなくなるまで根気よく証拠を出し続けることによってである。

彼の1975年の発見と、それに属するニュートリノの直接の検出とのあいだに25年が横たわっていたことは、同時にこの研究分野の難しさについて多くを語っている。

M. L. Perl ほか: Evidence for Anomalous Lepton Production in e⁺–e⁻ Annihilation, Physical Review Letters 35, 1489 (1975).
ノーベル財団: ノーベル物理学賞1995年、選定理由とノーベル講演。