世界の起源と構造の答えに「物質」から迫る！
宇宙史観と宇宙論のフロンティア

宇宙論からいえば、物質は素粒子でできているというのは常識です。素粒子は不変不滅の存在ではなく、不断に生成・消滅・転化を繰り返す動的な存在であり、その背後には反粒子の存在があります。
地球にある元素は昔から今まで通りあったのではなく、灼熱の初期宇宙での 3分間、燃え盛る星の中での数億年、爆発する星での数秒といったさまざまなタイムスケールの過程を経て合成されたことがわかってきました。

本書では、今目の前にあるモノは何だろう？　物質は究極的には何からできているのだろうか？　物質は永遠に不変だろうか？　私たち人間を含む「物質」は、一体どこから来たのか――？　という、世界の起源と構造の答えに迫ります。「素粒子」研究の足跡をたどれば、そんな最大の謎が解けるかもしれません。
現代物理が描く動的・歴史的物質観について概観する、サイエンスロマン読み物です！

はじめに　目の前にある一杯のコーヒーはどこから来たのか

第１章　物質は何からできているのか
すべてのモノは原子でできている
古代ギリシア「モノは無限に分割できる」／紀元前５世紀「原子論」の登場／19世紀「化学反応から原子の存在がわかる」／原子の存在を目に見える現象で証明した「ブラウン運動」
原子とは何か
原子はどのくらい小さいのか／原子は「分割できない最小単位」ではなかった／原子の構造を探る／電子が原子核に落ちていかない不思議／電子は雲のようにぼやっと存在している
それ以上分解できない「素粒子」とは
クォークという素粒子／素粒子を見るためのエネルギー／エネルギーと物質の関係
光は物質か？
波長の長さで何が変わるのか
原子核をまとめる「強い力」を伝える素粒子
自然界の「４つの力」／原子や分子はどのようにくっついているのか

第2章　物質の性質は何が決めるのか？　～万物のレパートリー～
何が元素の性質を決めているのか
元素周期表を解読する／人工元素はどうやって作っているのか／一瞬しか存在しない元素を作る理由
放射性元素とは何か
星の中で作られる元素は鉄まで？
生命現象を支える炭素の不思議
素粒子の標準模型を解読する
フェルミ粒子「クォーク」／フェルミ粒子「レプトン」／力を伝える４＋１の素粒子「ボース粒子」

第3章「正体不明」の物質に迫る　～“反物質”と“解明されない宇宙”の謎～
反粒子とは何か
反物質と出会うと物質は消える
物質がわずかに多かった宇宙
正体不明の物質「ダークマター」
ダークマターの候補「WIMP」
宇宙の膨張を加速させるダークエネルギー
アインシュタインが取り入れた「宇宙定数」／結局、宇宙定数とは何なのか？／真空には何があるのか／エネルギー保存則は破れている？
ブラックホールの存在が導かれた理由
ブラックホールに落ちたらどうなるのか
ワームホールで別の時空に行けるか？／物質を吐き出すホワイトホール／ブラックホールは大きくなっていく／ブラックホールの蒸発
物質の瞬間移動は可能か？

第４章　物質はどこから来たのか
宇宙の始まりとビッグバン
昔の宇宙を見る方法
「37万歳の宇宙からの光」で見えてきた謎
ビッグバン理論では説明できない２つの謎／研究の最前線：インフレーションは本当にあったのか？
無からの宇宙創成
不思議な量子トンネル効果／なめらかな宇宙の始まり
素粒子はどのように生まれたのか
初期宇宙に存在していた「場」とは
物質の「始まり」を検討する
100年考えても解けない「量子重力理論」の謎
この世界は「ひも」でできている？

第５章　物質はどこへ行くのか
ダークエネルギーによって変わる「宇宙の未来」
シナリオ１：低温低密度の「ビッグフリーズ」／シナリオ２：ものすごく熱い宇宙「ビッグクランチ」／シナリオ３：時空の切り裂きで終わる「ビッグリップ」／もう一つのシナリオ：宇宙の相転移
すべてが鉄になる未来
陽子崩壊で物質がなくなる
太陽に飲み込まれる！？　地球の未来

第６章　宇宙と物質の追究
湯川秀樹から始まった日本の宇宙物理学
ニュートリノ観測に成功したカミオカンデ
X線照射で物質の構造を見る
期待される宇宙観測
量子コンピュータは宇宙研究に活かされるか
AIと素粒子から見る「意識」
意識はどこから来ているのか／量子論と意識
否定できない「シミュレーション仮説」
正しいかどうかわからない理論の評価

おわりに　私たちはどこまでわかるのか