SAP2014/Program/21

第２回（10/25）の基幹講義
「量子の世界への旅立ち」
小林研介（大阪大学理学研究科）

原子を見つめる、原子をあやつる

　量子力学は20世紀前半に打ち立てられた、現代物理学の根幹をなす分野です。その基礎には、「物質は、波としての性質と粒子としての性質の両方を持つ」とか「エネルギーは連続的に変化するのではなく、飛び飛びの値になっている」などの驚くべき考え方があります。たとえば、電子は粒子のように振る舞うこともあれば、波のように振る舞うこともあるのです。これは、それ以前の物理学とは全く異なる考え方で、私たち人類の自然観に大きな変革をもたらしました。
　それでは、量子力学はどのようにして発見され、どのように発展してきたのでしょうか。今回の講義では、人類が「原子を見つめる」ことによって、どのように量子力学を発見したのか、お話しします。そして、現在、人類が「原子をあやつる」ことによって、どのように量子力学を応用しつつあるのか、分かりやすくご紹介します。
　図は、ナノテクノロジーを利用して半導体上に作られた「人工原子」の電子顕微鏡写真です。大きさは、100 nm程度（1 cmの10万分の1くらい）のこの素子の中に、電子を一粒ずつ閉じ込め、電子の持つ電荷やスピン（磁石の起源です）などの性質を自由にあやつることができます。