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オルヘン：問題の核心に迫る | MIT ニュース

最近MITの物理学准教授として終身在職権を得たオー・ヘン氏は、時折、中学時代から保管しているファイルを参照する。このファイルは、書字障害（自分の考えを文章に書き起こすのが困難な神経疾患）に起因するヘンの学習障害の総合的な評価である。ヘンは幼稚園の頃に重度の書字障害と診断された。中学校では、管理上の失策により学校側が彼の疾患に気付かず、適切なサポートが受けられなかったため、ヘンはほとんどの授業で落第した。ある教師が特別な関心を示して初めて、ヘンは学習能力の詳細な評価を受けることになった。ヘン氏が物理学の学部課程をかなり進んだ後までその評価を読んだことはなかったが、それは彼にとって啓示であり、確証であった。「『彼はこれが苦手、あれは得意じゃない』というコメントをたくさん目にしました。私が失敗したことすべてに言及していました」とヘン氏は回想する。「でも、私が非常に良い成績を取ったテストが 1 つあり、その点には太字で書かれていました。」これは非言語的思考、つまり抽象的理解力を測るテストで、複雑な考えを概念的にその根本的核心まで削ぎ落とすヘンの能力を評価するものだった。このテストでヘンは 99 パーセンタイルの点数を獲得した。ヘンがこのテストを読んだとき、彼はすでに原子物理学の抽象概念とシステムの研究に没頭していた。彼は独力で自分の強みに合った分野に引き寄せられたのだ。評価を読んで、彼は自分の直感に自信を持つようになった。「彼らは『このスキルは彼に特に優れているので、それを活用できる分野に彼を導くべきだ』と書いていました」とヘン氏は言う。彼は今日、MIT の学生たちにこのことを自慢するためではなく、指針として伝えています。「成功への道は一つではないということを強調するようにしています」とヘン氏は言います。「自分の得意なことを考え、それを活かせる分野、グループ、サブフィールドを見つける努力をしてください。自分ならではのものを見つけて、それを基にしてください。そうすれば、あなたは本当に輝くことができるのです。」現在、ヘン氏と彼の研究グループは、原子核の内部構造、陽子と中性子の相互作用、そしてさらに小さな構成要素であるクォークとグルーオンの相互作用を調査しています。これらは、宇宙の目に見えるすべての物質をまとめる基本成分です。ヘン氏は、これらの粒子の挙動と、それらの相互作用が目に見える宇宙と中性子星などの極端な天体物理現象をどのように形作るかの関係を模索しています。「私の考えでは、物理学の多くは、多くの詳細を含む複雑なシステムを取り上げ、詳細を抽象化して、すべてを動かす主要な原理を探求することです」と彼は言う。アイデアのフロンティアヘン氏はイスラエルのエルサレムの田舎、モシャブ（ユダヤ人の小さな村）で育ち、家族は農家として卵を産む鶏を育てていた。幼稚園の頃、ヘン氏が書字障害と診断されると、両親は彼の書字を助けるために利用できるあらゆるリソースを探し回った。「母の給料はすべて矯正レッスンに消えたと思います」とヘンさんは思い出す。中学校では、ヘンの病状の記録が学校に送られ、能力の評価が行われた後、口頭で試験を受ける許可が与えられた。ヘンは答えを書く代わりに、先生と一緒に座って話し合った。今日まで、彼は自分のおしゃべりな性格は、あの幼少期の精神形成のおかげだと考えている。「私を知っている人は皆、私がよく話すことを知っています」とヘン氏は言う。「そして、その理由の一部は、教材について話すことで私が学ぶことができたからです。」しかし、書字障害を克服できるようになると、ヘンはすぐに授業の内容に飽きてしまい、高校では授業を欠席することが常だった。ヘンの潜在能力を見抜いた教師が、近くのヘブライ大学で行われる社会貢献プログラムのことを両親に伝えた。ヘンの教師は、高校では得られない方法でヘンにチャレンジできるかもしれないと考えた。ヘンさんは高校最後の2年間、このプログラムに参加し、プログラミングの大学の授業をいくつか受講して、すぐにプログラミングの世界に飛び込みました。卒業後はヘブライ大学にフルタイムで通い、コンピューター工学と物理学のダブルメジャーを取得しました。兄も物理学を専攻していたので、自分もこの分野に興味があるだろうと考えたのです。1 年目の初めに受けたある授業は、特に刺激的でした。その授業では現代物理学の考え方を探求し、学生たちはさまざまな物理学者から、その時点で取り組んでいる概念や現象についての話を聞くことができました。「勉強の始まりは大変で面倒なことかもしれないが、これが目指すところなのだと分かりました」とヘン氏は言う。「その授業で量子力学や非線形固体、天体物理学について学び、この分野の最先端を垣間見ることができました。」中心部でヘン氏は学士号を取得後、イスラエル国民全員に義務付けられているイスラエル国防軍に入隊した。同氏は陸軍に7年間在籍し、物理学研究所の研究員として働いた。ヘンは兵役と並行して物理学の博士号も取得しようとしており、学位取得のために週に一度と週末にテルアビブ大学に通っていた。そこでヘンは、風変わりだが愛される教授と知り合い、その教授はヘンにチャンスを与え、珍しい機会を与えた。それは、米国に渡って新しい粒子検出器の構築を手伝うことだった。検出器はジェファーソン研究所に設置される予定だった。ジェファーソン研究所は、米国エネルギー省が資金提供している施設で、電子ビームをさまざまな原子核に衝突させるように設計された巨大な粒子加速器を備えている。粒子検出器があれば、物理学者は衝突とその余波の写真を撮影し、原子核の構成要素とその特性、そしてそれらがどのように相互作用して原子核構造を形成するかを明らかにすることができる。ヘン氏はこの施設でひと夏を過ごし、物理学者たちが「短距離相関」の解明に役立てることを期待していた中性子検出器の構築に協力した。短距離相関とは、原子核内の一部の陽子と中性子の間で発生する極めて短い量子力学的変動のことである。これらの粒子が互いに接触するほど接近すると、相互作用は強くなるが、それは一瞬で、すぐにはじけてしまう。この短距離相関は、宇宙の目に見えるすべての物質の基礎である原子核の運動エネルギーの大半の源であると考えられている。「原子核の運動エネルギーの半分以上は、こうした奇妙な状態から生まれます」とヘン氏は言う。「原子核や目に見える物質をその核心で理解したいのであれば、短距離相関も理解する必要があります。」中性子検出器の構築を手伝うことは、実践的な作業と抽象的な思考を組み合わせた満足のいくものであり、それ以来、ヘン氏は実験核物理学に夢中になりました。ヘン氏は博士号を取得し、短距離相関に関する論文を執筆した後、MIT に向かい、原子核科学研究所のパパラルド研究員としてポスドクの職に就くための面接を受けた。次々と人と話をしているうちに、ヘン氏は最終的に当時の学部長ピーター・フィッシャー氏のオフィスに行き着き、フィッシャー氏はヘン氏に、空いている教授職にも応募するよう勧めた。数か月後の 2015 年、彼は MIT でポスドクとして働き始めるという幸運な立場にいました。その 18 か月後に MIT で着任する若手教員のポジションをすでに受け入れていたのです。「MITは私に賭けてくれたんです」と彼は言う。「それがMITのユニークなところです。彼らは当時の私が気づかなかった何かを私の中に見出し、サポートしてくれたんです。」粒子のつながりヘン氏は大学に着任して最初の数年間、短距離相関に関する研究を続けました。同氏のグループは、世界中の粒子加速器からのデータを使用して、さまざまなスケールに適用できる方法で短距離相関の普遍的な理解を発展させました。たとえば、相互作用がどのようにしてある種類の原子と別の種類の原子の相関を決定するか、また中性子星などのはるかに高密度で極端な現象の挙動を形作るかを予測できます。ヘン氏はまた、ニュートリノの分野にも手を広げました。ニュートリノは質量がほとんどない粒子で、宇宙で最も豊富な粒子です。ニュートリノの特性は物質の起源を解明する鍵となると考えられていますが、ニュートリノの検出には原子核との相互作用を詳細に理解する必要があるため、詳細な研究が非常に難しいことで知られています。ヘン氏は、ニュートリノの捉えどころのない相互作用に頼るのではなく、その動作をより検出しやすい粒子として抽象化して、ニュートリノ自体をよりよく理解する方法があるかもしれないことを発見しました。彼のグループは、世界中の電子ビーム加速器からのデータを分析して、「電子からニュートリノへ」という取り組みを立ち上げました。この取り組みは、本質的には電子の相互作用を転置して、同様の状況下でニュートリノがどのように振る舞うかを記述する枠組みを開発しました。これは、物理学者が特定しにくいニュートリノ実験のデータを解釈するのに役立つツールです。ヘン氏は、自分の研究の方向性をどう決めるかを振り返り、こう語る。「私は鼻が大きいので、人々と話をして彼らが何をしているのか、そこで何かできるかどうかを理解するのが好きです。コミュニティを築き、さまざまな能力を持つ人々を集め、全体が部分の総和よりも大きくなるような大きなことを一緒にやりたいのです。」ビッグサイエンスヘン氏は、電子イオン衝突型加速器（EIC）の一環として、ビッグサイエンスのコラボレーションを立ち上げる機会を得た。EICは、電子を陽子、中性子、原子核と衝突させ、粒子の内部構造や、自然界で最も強い力として知られる「強い核力」によって粒子がどのように結合されているかを研究する粒子加速器の構想である。2019年後半、MITで開催された会議ではEICが焦点となり、世界中の物理学者が集まり、米国エネルギー省（DoE）から最近承認されたプロジェクトの進捗について話し合った。次のステップは検出器の設計で、複数のバージョンが検討された。好奇心から立ち寄ったヘン氏は、EICで構築できる可能性のある検出器のメニューを開発するコミュニティ全体の取り組みに参加することになった。ヘン氏はその後、エネルギー省が資金提供できる特定の検出器設計を提案する次のステップでリーダーシップを発揮した。物理学者のタニャ・ホーン氏とジョン・ラジョイ氏と緊密に協力しながら、専門家に協力を呼びかけ、最終的に 98 の機関から物理学者を集めた。彼らの協力のおかげで、エネルギー省は最終的に競合する設計ではなく彼らの設計を選んだ。ヘン氏と同僚たちはその後、その別のグループに連絡を取り、協力して設計をさらに進化させ、微調整した。「私たちは力を合わせました」とヘン氏は言う。「私たちはビッグサイエンスを行っています。そしてビッグサイエンスを行うには、多くの才能ある人々が関わっています。このプロセスを通じて、人々とどのように交流し、一緒に科学を行うために自分自身を適応させるかが重要だと学びました。」現在、ヘン氏は、今後数年以内に着工すると見込まれている EIC の開発を主導する EIC の科学コミュニティの側面を監督しています。その間、彼は研究グループのプロジェクトを拡大し続け、初期のキャリアでサポートを受けたのと同じように、学生や博士研究員の指導に取り組んでいます。「私はとても幸運な人間です。人生で多くの指導者がいて、皆私を信じてくれて、私が気づかなかったものを見てくれました」とヘン氏は言う。「彼らは私がどんな立場でも他の人と違うことに気付き、そのレモンを絞ろうとしてくれました。それは私にとって大きなことでした。」 #オルヘン問題の核心に迫る #MIT #ニュース