世界初の「反陽子のトラック輸送」に成功　容器内の92個の反陽子がCERN敷地内を一周

宇宙には物質と対を成す「反物質」はほとんどありません。これは宇宙最大の謎の1つです。現在、反物質の性質を精密に調べることでこの謎を解明しようとする研究が続いていますが、実験精度の問題でこれ以上の精密な調査が行えない状況でした。

2026年3月24日、国際研究チーム「BASE実験」が、CERN (欧州原子核研究機構) で製造した反陽子92個をトラックで輸送する試験走行を行い、無事成功しました。これは世界で初めてとなる反陽子のトラック輸送です。

今回はあくまで試験走行ですが、反陽子を閉じ込める容器「BASE-STEP」が、最高時速42kmに達するトラック走行時の加速度変化や振動に耐えることを実証しました。当面の最終目標である、スイスからドイツへの直線距離550kmの輸送まであと一歩と言うところです。「反物質輸送中 (Antimatter in motion)」と書かれたトラックが道を走るのはもう少し先でしょう。

宇宙はなぜ物質に満ちている？

私たちの宇宙は、人体から天体まで、様々な物質に満ちています。一方で誕生直後の宇宙には物質が存在せず、その後に起きた進化の過程で生成したと考えられています。

しかし、この物質の形成過程では、対を成す存在である「反物質」が必ず生成されるという性質があります。例えば、真空を移動する高エネルギーのγ線は、γ線のエネルギーを素にして電子を生成することがありますが、この時必ず、反物質である陽電子も生成します。そして、反物質は物質と出会うと、お互いに消滅して再びエネルギーへと変わってしまいます。

誕生直後の宇宙はとても狭いため、仮に真空から物質が生まれたとしても、共に生まれる反物質とすぐに出会ってしまい、再び消滅してしまうでしょう。やがて宇宙の進化が進むと、真空から物質と反物質を生成するような環境が無くなってしまうため、宇宙は物質も反物質もほとんど存在しない、薄いエネルギーの "スープ" 状態になってしまうでしょう。しかし実際の宇宙は、物質が豊富に存在する一方、反物質はほとんど存在しません。この矛盾は現代物理学の謎の1つであり、宇宙最大の謎の1つとも言えます。

この謎の解決策の1つとして、「物質と反物質は必ずしも同じ性質を持つわけではないのではないか」という考えがあります。例えば、物質と反物質は必ずペアで生成するわけではないのかもしれませんし、物質と反物質では安定性に違いがあるのかもしれません。実際、ごく一部の性質が異なる事例も見つかっています。ただし、現状ではその異なる性質の差は、宇宙の物質の豊富さを説明するほどの決定的な違いではないため、さらなる違いの探索を行っている段階です。

「反陽子」の性質を探る実験は限界に近付いている

この、物質と反物質の性質の差を探る研究では、寿命が長くて重い反物質を使うほど違いが明確になります。この点で、原子核の構成要素の1つである陽子の反物質「反陽子」は理想的です。しかし反陽子は重いため、世界でもCERNでしか合成することができません。しかも反陽子は、周りに豊富に存在する原子と反応して消えてしまうため、あまり長持ちしません。このため従来の研究では、粒子加速器のすぐ近くで反陽子の性質を見る実験が行われてきました。

しかし、CERNでの反陽子の測定には限界がありました。反陽子は電気を帯びており、わずかな磁場の変動でも動いてしまいます。しかしCERNには強力な磁場の発生源がたくさんあり、実験精度に限界をもたらしていました。

「BASE実験」は、反陽子の磁気モーメント (磁石のような性質) を精密に測定することを試みる国際研究チームです。BASE実験では、磁場の変動を可能な限り除去する環境を作った結果、10億分の1テスラという、地球の磁場の2万分の1程度まで磁場の変動を抑えています。しかし、これ以上小さく抑えるには、強力な磁場源から離れた場所で実験を行う必要があります。つまり、反陽子をCERNから離れた研究所まで輸送する必要があります。

ところで、容器を含めた普通の物質に接触すると消滅してしまう反陽子をどのように運ぶのでしょうか？カギとなるのはやはり磁場です。反陽子が帯びている電気の性質を利用し、特定の形の磁場を形成することで反陽子を閉じ込めるのです。簡単に言えば、磁場は反陽子と容器とが直接触れ合うことを防ぐための緩衝材として機能するのです。実際、BASE実験では最大で1年以上も反陽子を貯蔵する実験に成功しています。

しかし、これは静止した場所での話です。スイスのジュネーヴにあるCERNから他の場所に輸送するには、輸送中に起こる加速や減速などの加速度変化に耐える必要があります。そして、反陽子を閉じ込めるための磁場発生装置、およびその電源をつけながら、運べる重さにしないといけないという制約も加わります。

反物質のトラック輸送に世界で初めて成功！

求める要求は極めて大きいですが、BASE実験の研究者はこの困難を克服し、「BASE-STEP」と呼ばれる容器を開発しました。これは要求される性能を維持しつつ、全体の重量が約1トンというサイズに抑えられています。このコンパクトさのため、研究機関のドアをくぐれることも利点となります。

2024年10月24日、BASE実験はBASE-STEPを使った最初のリハーサルを行いました。このリハーサルでは、本番を想定したセッティングを施したBASE-STEPをトラックで運ぶという、実際の運用に向けた最初の重要な試験でした。この時には反陽子ではなく、普通の物質である陽子を積んでおり、走行場所もCERNの敷地内に留まりましたが、それでも無事成功したことにより、BASE-STEPでの輸送に大きな弾みがついていました。

2025年中に行うとする当初予定より少し遅れてしまったものの、2026年3月24日にBASE実験はBASE-STEPによる反陽子の輸送を試みました。今回もCERNの敷地内を走行するに留まりますが、それでも反陽子をトラックの積み荷にして走行するのは世界初の試みです。

今回の走行実験では、BASE-STEPに92個の反陽子を積み、30分に渡ってCERNの敷地の外周約4kmの距離を走行しました。トラックの最高速度は最大で時速42kmにも達するなど、本番に近い環境で走行しています。

試験走行の結果、30分の輸送時間を含めた全2時間ほどの工程で、反陽子は消滅せずに残っていたことが分かりました。これにより、BASE-STEPが、トラックが走行する時に生じる加速度変化や振動に耐えたことが実証されました。今回は事実上、世界で初めてとなる反陽子のトラック輸送が実現したことになります。

なお、将来的には反物質を輸送するトラックが一般道を走行するという内容から、このニュースは一部で話題となりました。反物質は消滅する時に膨大なエネルギーを出すということが知られており、映画で題材に取り上げられていることも手伝っているのかもしれません。しかし、実際には現状の技術で生成できる反物質の量には限りがあります。今回の実験で輸送された反陽子92個は非常に少ない数です。このため、仮に消滅したとしても、容器に付けられた検知器以外はその消滅に気づく手段はありません。

「反物質輸送中」のトラックが一般道を走るのはもう少し先

今回の走行実験は、他の場所に反陽子を輸送できる可能性をさらに高めましたが、本番の輸送はもう少し先の話となりそうです。今回の実走行時間は30分ほどでしたが、最初の目的地はドイツのハインリヒ・ハイネ大学であり、直線距離で550km、走行時間にして8時間ほどかかります。

一方で、BASE-STEPでは反陽子を閉じ込めるための強力な磁場発生源として超伝導磁石を使っており、-265℃ (8.2K) の温度を保つために液体ヘリウムが使われています。冷却維持のための電源は、現在のところ4時間しか持たないため、輸送することができません。

このため、BASE-STEP内蔵の電源の他に、外部電源となる発電機が必要となるでしょう。BASE実験の研究チームは現在、どのような発電機がふさわしいかを検討中です。

もし輸送の諸問題が解決すれば、反陽子はハインリヒ・ハイネ大学へ輸送され、磁気モーメントの精密な測定が行われるようになるでしょう。実現すれば、現状のCERNで行われている実験精度の100倍の高精密な実験が行なえるようになります。宇宙最大の謎の1つを解く手掛かりとして、「反物質輸送中」と書かれたトラックが一般道を走行する日はそれほど遠くないかもしれません。

【参考文献】
●    "BASE experiment at CERN succeeds in transporting antimatter". (Mar 23, 2026) CERN.