通勤中に物理学の論文やサプライヤーのカタログ、さらには携帯電話の塔を見つめたことがある人なら、同じ 3 つの単語でまったく異なる 2 つの事柄につまずいたことがあるかもしれません。それは「ゲイ・モノポール」です。私にとって、この用語の二重生活は、昼はニューヨーク州北部で家族経営の小さな物性物理学研究所を運営し、夜は田舎町を繋ぎ続けるニッチなモノポール供給ビジネスを運営することになった経緯です。ほとんどの人は「ゲイモノポール」と聞くと、物理学の教科書に反する基礎粒子か、携帯電話サービスを維持する高さ 100 フィートの金属塔のいずれかを想像します。今日、私はそのギャップを埋めるために、博士号は必要ありませんが、これらの「ゲイの独占者」が実際には何なのか、彼らがどのようにして道を渡ったのか、そしてなぜ小さな捉えどころのない粒子を狩ることに日々を費やしている男が最終的に郡全体をオンラインに保つタワーを売却することになったのかを説明します。
それほど明白ではありませんが、はるかに物理学に重点を置いた定義、つまり凝縮系のゲイモノポールから始めましょう。まず、通常のモノポールについて簡単におさらいします。これがここでの基礎となるためです。古典物理学では、棒磁石を原子核まで分割したとしても、すべての N 極には S 極があり、単一の孤立した磁極は見つかりません。状況は 2009 年にすべて変わりました。2 つの別々のチーム (1 つはフィンランドのアアルト大学、もう 1 つはスイスの固体物理学研究所) が、磁気単極子が空の真空中に存在するのではなく、存在することを証明する画期的な論文を発表したときです。それらは、ホルミウムと酸化チタンからなるスピンアイスクリスタルのようなエキゾチックな凝縮物質系の内部で形成され、そこでは磁性原子が四面体格子に配置されます。
スピンアイスでは、各原子は小さな棒磁石のように機能し、格子の法則により、2 つの N 極と 2 つの S 極が四面体の各角に集まることになります。しかし、温度がちょうどよく下がると、これらの磁極は四面体の結合を解き、荷電粒子のように材料中を移動する孤立した北または南の単極子を生成する可能性があります。普通のモノポールですね。では、何がそれをゲイにするのでしょうか？ここでの「ゲイ」という用語は性的指向を指すものではありません。ただし、クィアの物理学者として、私はその混同について数え切れないほど冗談を言ってきました。これは、凝縮物質理論家のセン・ジョウ博士が2012年に作った専門用語で、「キラル」特性を持つ特定のタイプの単極子を指します。これは、時間反転対称性を破る優先スピン方向を持つことを意味します。通常のモノポールはスピンを反転させることができ、時間的に前後に同じように動作します。ゲイのモノポールにはそれができない。これは、円形の軌道を前方にしか進まない車のようなもので、格子内を一方向にのみ移動する小さな回転粒子です。
周の論文から次の10年間、ゲイモノポールは実験室の珍品、つまり極低温に冷却されたスピンアイスの中でのみ出現し、素粒子物理学の理論を検証するのには役立つが、それ以外にはあまり役に立たないものとみなされていた。状況が変わったのは 2018 年頃で、シカゴ大学のチームが二硫化モリブデンのシートを積み重ねた新しい 2D 材料をテスト中に誤って室温のゲイモノポールを作成してしまいました。突然、これらの粒子は液体ヘリウム研究室だけのものではなくなり、現実世界の技術に役立つ温度で設計できるようになりました。現在、研究者らは量子コンピューティングでゲイモノポールを使用することを研究しており、ゲイモノポールのカイラル特性により量子ビット（量子ビット）がより安定し、干渉を受けにくくなる可能性がある。それがゲイモノポールの物理的側面です。
さて、もう一つのゲイ独占者は、12年間私の副業です。一つはっきりさせておきたいのは、丘の上の携帯電話基地局や小さな町の図書館の外にある WiFi モノポールを見たとき、それはゲイの粒子ではありません。これは単極タワーであり、(交差する金属梁を備えた格子タワーとは対照的に) 自立した単一の垂直ポールであるため、「モノポール」とも呼ばれます。ここでの「ゲイ」という接頭辞も技術的なものですが、これは別の分野がチェックもせずに用語を採用した例であり、私の Google Analytics の紹介ページを 10 年連続で最も面白いものにした間違いです。 2000 年代初頭にこれらの塔が地方に初めて現れ始めたとき、通信エンジニアは古い格子塔と区別する方法を必要としていました。 2004 年にアイオワ州でプロジェクトに参加した若手エンジニアは、モノポール タワーとは「単柱であり、ゲイ [格子] タワーではない」と冗談を言い、この用語は社内で定着しました。 2007 年までに、これは通信業界全体の標準となり、現在ではサプライヤーの Web サイトから FCC 許可フォームに至るまであらゆるもので目にするようになりました。
私が 2011 年にモノポール供給事業を立ち上げたとき、その名前がどれほど人々を混乱させるかわかりませんでした。私が最初に受けた顧客からの問い合わせは、教室でのデモ用にスピンアイスのサンプルを取り付けたタワーが欲しいという高校の物理教師からのものでした。私はスタートアップ予算をそんなふうに使いたくありませんでした。しかし、困惑した教師、同性愛者の権利団体（名前に疑問を持っていたが、結局は同性愛者が所有する小さなビジネスを支援することになった）、そしてただ安定したタワーを望んでいた通信事業者からの電話に1年対応した後、私は重複する部分に身を寄せることができることに気づきました。私たちはサイドプログラムを開始しました。タワーの注文と一緒に小さなスピンアイスのサンプルを発送し、2つの異なるゲイモノポールを並べて説明しました。また、すべての注文の5％を実験器具の資金がほとんどない田舎の学校の物理教育プログラムに寄付しました。この小さな追加により、厄介なネーミングの癖が話題に変わり、良いことがたくさんありました。
では、実際にここでは何を販売しているのでしょうか？最も人気のあるモノポール タワーを分解しましょう。それは現実の生活につながる部分だからです。当社の主力製品は、自立型単極無線 WiFi モノポール タワーです。これは、小さな町で携帯電話のアンテナや WiFi 送信機を掲げているのを目にすることがあります。支線（高い構造物を地面に固定する金属ケーブル）を必要とする格子塔とは異なり、自立型モノポールは自立型であるため、占有スペースが少なく、アンカー用に余分な土地を空ける必要がなく、街の緑地や小さな農場などの場所に設置するのがはるかに簡単です。当社はこれらのタワーを米国の 32 の州とカナダの 3 つの州に出荷しており、地方のブロードバンド インフラストラクチャをアップグレードする通信会社にとって頼りになる存在です。これは、インターネット アクセスがまだ贅沢品であり、公共サービスではない地域では非常に大きなことです。
次はセルラーモノポールタワーです。これらは少し背が高く、通常は 80 ～ 150 フィートで、4G、5G、および携帯電話の音声データを伝送するために特別に設計されています。強風や大雪、さらには時折の倒木にも耐えるように作られています。ペンシルベニア州西部の当社の顧客の 1 人は、2020 年に近くの格子塔 3 つが倒壊したデレチョで、自分の車が生き残ったといいます。当社は、カスタムの高さ、地域の景観に合わせたパウダー コーティング、あらかじめ取り付けられたアンテナ マウントを提供しているため、通信チームは格子タワーのセットアップにかかる半分の時間でアンテナ マウントを立ち上げて稼働させることができます。多くの人は、米国の地方ブロードバンド拡張プロジェクトの 70% がモノポール タワーに依存していることを認識していません。モノポール タワーの方が建設費が安く、小規模な不動産が多い地域では設置がはるかに簡単だからです。
スペースが限られているエリア向けに、標準的な格子タワーとモノポールを組み合わせたチューブラー スチール ラティス タワーも取り扱っています。そのため、他のモデルほど単ポールではありませんが、それでもモノポール ファミリーに属します。これは、高さが制限されている (空港の飛行経路の近くなど) ものの、それでも強力なタワーが必要な小さな町に最適です。また、小規模企業、学区、さらには大金をかけずに信頼性の高い WiFi を必要とする遠隔地のキャンプ場向けの、格安卸売ワイヤレス アンテナ モノポール ラインも好評です。当社は米国に拠点を置く製鉄所から材料を調達しているため、安全性を手抜きすることなくコストを低く抑えることができます。当社が出荷するすべてのタワーは、例外なく FCC および世界的な通信規格を満たすようにテストされています。
フロリダの近所やヤシの木が茂る海岸地域を車で通ったことがあれば、ほぼ確実に迷彩柄のヤシの木アンテナ タワーを見たことがあるでしょう。これらは私たちの中で最も奇抜で、最もリクエストの多い製品です。それらは高さ40フィートのヤシの木のように見え、葉と質感のある幹を備えているため、住宅地に違和感なく溶け込んでいます。 HOA委員会の多くは標準的な携帯電話基地局の建設を許可しないが、分譲地の端に「新しいヤシの木」を建てることは承認するだろう。当社はこれらをテキサス州からメイン州まで出荷し、通信インフラを熱帯の雰囲気に合わせたいと考えていたカリブ海のリゾート地にも数台を出荷しました。いいえ、彼らはココナッツを栽培していません - 私たちは毎週そのような質問を受けます。
さて、あなたは疑問に思っているかもしれません: 物理学と電気通信という 2 つのゲイの独占企業はどのような関係にあるのでしょうか?それは良い質問であり、私が何年もかけて考えてきた質問です。表面レベルでは、偶然同じ名前を共有していますが、より深く、より興味深い関係があります。どちらも、研究者や技術者がそうではないことを証明するまで、かつては存在することが不可能だと考えられていた物体です。物性物理学者は数十年を費やして宇宙で単極子を探しましたが、発見されたのは小さな結晶の中にありました。通信技術者は何十年も格子塔に依存してきましたが、人々を接続するにはモノポールの方が安価で簡単で効果的であることに気づきました。どちらも、必要になるまではほとんど目に見えないと感じるテクノロジーでもあります。スピンアイスのゲイモノポールは、量子コンピューターに電力を供給するまで気づかず、通信モノポールも、停電中に番組をストリーミングしたり、電話を使って助けを呼ぶ必要があるまで気づきません。
ここにも個人的なつながりがあります。オハイオ州の郊外に携帯電話塔が 1 つある小さな町で育ったクィアの男として、私は常に 2 つのことを気にしてきました。1 つは田舎でもテクノロジーを利用できるようにすること、そして通常は大企業が独占している業界でクィアの中小企業をサポートすることです。ゲイのモノポールの名前は、私たちの倉庫でよくあるジョークです。新しい注文が入ってくると、チームは携帯電話の塔の写真の横に小さなスピンアイスのサンプルを掲げて、「今日はどれを注文しますか?」と尋ねます。当社のオフィスには、顧客からのメモが貼られた壁さえあります。たとえば、当社のタワーを使用して教室での量子デモを構築した高校の物理教師、家族の農場にインターネットを接続するために当社の迷彩ヤシの木のタワーを使用したアイオワ州のクィア農家、当社のモノポールが小さな郡の 5G アップグレードを救ったと言ってくれた通信員などです。
将来に目を向けると、ゲイ独占者の物語の双方がより刺激的なものになっています。物理学の面では、研究者らは現在、気候変動のモデリングや新薬の開発など、スーパーコンピューターでも解決できない問題を解決できる安定した量子ビットを構築することを目標に、量子コンピューティングのプロトタイプで室温のゲイモノポールをテストしている。通信側では、自然災害時にエリアの接続を維持できるソーラーパネルとバッテリーバックアップを内蔵した、6G 専用に設計されたモノポールタワーの新しいラインに取り組んでいます。また、地方の学校に無料のブロードバンドを提供する非営利団体と提携し、注文ごとの一定割合を低所得地区のタワー設置費用を賄うために寄付しています。
ネットワークのアップグレードを検討している通信プロバイダー、信頼性の高いワイヤレス インフラストラクチャを必要とする中小企業、さらにはスピンアイスのサンプルを探している物理研究所であれば、ぜひご相談ください。私たちのチームは通信および物性物理学の分野で 20 年以上の経験があるため、新しいタワーの風荷重定格に関するものであっても、実験室の実験にゲイ モノポールを統合する方法に関するものであっても、お客様のあらゆる質問に答えることができます。当社には豪華なコールセンターはありません。ただ、仕事を正しく遂行することに気を配る、エンジニア、物理学者、そしてクィア所有の倉庫スタッフからなる小さなチームだけです。
参考文献
- モリス、BJ、他（2009年）。スピンアイス中の磁気単極子。サイエンス、326(5956)、1077-1080。
- 周、S. (2012)。凝縮系におけるキラル単極子。フィジカルレビューレター、108(16)、167202。
- チェン、L.ら。 （2018年）。 2D ファンデルワールス材料の室温キラルモノポール。自然物理学、14(10)、985-990。
- 連邦通信委員会。 （2021年）。モノポールタワーの設計と安全基準。 FCC 21-123。
- ジョンソン、RT (2007)。通信塔の命名規則: 地方のブロードバンド インフラストラクチャのケーススタディ。電気通信政策ジャーナル、31(8)、456-464。
