ニュートリノ捉える巨大水槽…「スーパーカミオカンデ」とは?

ノーベル物理学賞を梶田隆章・東京大宇宙線研究所長(56)と、カナダのアーサー・マクドナルド・クイーンズ大名誉教授(72)に贈ると発表した。ニュートリノ観測装置「スーパーカミオカンデ」とは?ニュースをまとめ。

○梶田隆章氏がノーベル物理学賞を受賞

梶田隆章氏
会見で笑顔を見せる東京大宇宙線研究所の梶田隆章所長

ノーベル物理学賞を梶田隆章・東京大宇宙線研究所長(56)と、カナダのアーサー・マクドナルド・クイーンズ大名誉教授(72)に贈ると発表した。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

受賞業績は「ニュートリノ振動の発見により、ニュートリノに質量があることを示した」。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

現代物理学の根幹を成す素粒子の標準理論に修正を迫るもので、宇宙の成り立ちや物質の起源の解明へ道を開く成果と高く評価された。
出典 ノーベル物理学賞に梶田氏…ニュートリノに質量 : 科学・IT : 読売新聞(YOMIURI ONLINE)

梶田氏らはニュートリノ観測装置「スーパーカミオカンデ」(岐阜県飛騨市)を使ってニュートリノの変身を突き止めた。
出典 東京新聞:<梶田さん物理学賞>40年の謎「質量」証明 ニュートリノ「研究大国」脈々:社会(TOKYO Web)

○スーパーカミオカンデとは?

スーパーカミオカンデの内部

ニュートリノに質量があることを突き止めた観測施設「スーパーカミオカンデ」は、小柴昌俊氏が発案した「カミオカンデ」の後継施設で平成8年に完成した。
出典 【梶田さんノーベル賞】ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – 産経ニュース

基本的な仕組みは同じだが、大型化とセンサーの増強で検出能力の大幅な向上を実現したのが特徴だ。
出典 【梶田さんノーベル賞】ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – 産経ニュース

高さ41メートル、直径39メートルの円筒形密封タンクに約5万トンの超純水をたたえている。
出典 【ノーベル物理学賞】なぜ地下1000メートルにスーパーカミオカンデがあるのか ニュートリノの特異な性質利用 – 産経WEST

ニュートリノがごくまれに水にぶつかって発生する光を約1万1千本の直径50センチの光電子増倍管でとらえる。
出典 【梶田さんノーベル賞】直径39メートルのスーパーカミオカンデ – 産経ニュース

○神岡鉱山跡に建設された

岐阜県飛騨市神岡町の地下約1000メートルの鉱山跡に、東京大宇宙線研究所が建設したニュートリノ観測装置。
出典 東京新聞:<梶田さん物理学賞>40年の謎「質量」証明 ニュートリノ「研究大国」脈々:社会(TOKYO Web)

スーパーカミオカンデがあるのは、岐阜県飛騨市神岡町に残る、かつてイタイイタイ病の原因物質を付近の河川に放出していた神岡鉱山跡。
出典 【ノーベル物理学賞】なぜ地下1000メートルにスーパーカミオカンデがあるのか ニュートリノの特異な性質利用 – 産経WEST

東洋一と言われた巨大な亜鉛鉱山の地下千メートル付近の坑道跡に東京大宇宙線研究所が建設したニュートリノ観測装置だ。
出典 【ノーベル物理学賞】なぜ地下1000メートルにスーパーカミオカンデがあるのか ニュートリノの特異な性質利用 – 産経WEST

○15年かかる研究を1年で終える性能

昆虫の複眼のようにタンクの内壁を覆うセンサーは光電子増倍管と呼ばれ、直径は約50センチ。
出典 【梶田さんノーベル賞】ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – 産経ニュース

カミオカンデでは約千本だったが、これを約1万1200本と大幅に増やした。
出典 【梶田さんノーベル賞】ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – 産経ニュース

この光電子増倍管でチェレンコフ放射を観測することにより、様々な研究を行う。
出典 スーパーカミオカンデ – Wikipedia

こうした強化により、カミオカンデでは15年かかる研究を1年で終える性能を発揮できるようになった。
出典 【梶田さんノーベル賞】ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – 産経ニュース

ハイパーカミオカンデの建設計画も検討

物質や宇宙の謎をさらに解明するため、100万トンの水と10万本の光電子増倍管を使う次世代施設「ハイパーカミオカンデ」も構想されている。
出典 【梶田さんノーベル賞】ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – 産経ニュース

今後の計画としては、スーパーカミオカンデの20倍の規模(タンク体積100万トン)になるハイパーカミオカンデの建設計画(2025年の実現を目指す)が検討されている。
出典 スーパーカミオカンデ – Wikipedia

○ニュートリノとは?


出典 www.gettyimages.com

宇宙に存在する物質のうち、最も基本的な粒子の一つ。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

電荷を持たず、どんな物質もすり抜ける。「電子型」「ミュー型」「タウ型」の3種類がある。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

地球に飛来する宇宙線が大気とぶつかってつくられるほか、太陽内部の核融合や、地球内部のウランの自然崩壊などで発生。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

○幽霊のような粒子

電気的に中性のニュートリノは物をすり抜けて飛行するため、観測が困難。
出典 ニュートリノ捉える“巨大水槽” 観測施設「スーパーカミオカンデ」 – BIGLOBEニュース

ニュートリノはすべての物質をすり抜ける幽霊みたいな不思議な粒子です。
出典 サイエンスカフェとやま第1回「超新星爆発とニュートリノ」(1/27) | サイエンスカフェとやま

私たちの体を一秒間に数百兆個も通り抜けているのだが、何も感じない。
出典 東京新聞:<梶田さん物理学賞>40年の謎「質量」証明 ニュートリノ「研究大国」脈々:社会(TOKYO Web)

○ニュートリノに質量があることを示した

ニュートリノは電子の仲間だが、質量は電子よりはるかに軽い。捕らえるのが難しいため、どのぐらい軽いか分からない。
出典 東京新聞:<梶田さん物理学賞>40年の謎「質量」証明 ニュートリノ「研究大国」脈々:社会(TOKYO Web)

このため物理学の理論ではニュートリノの質量をゼロだと仮定してきた。だがゼロだという証拠もなかった。
出典 東京新聞:<梶田さん物理学賞>40年の謎「質量」証明 ニュートリノ「研究大国」脈々:社会(TOKYO Web)

九八年にはニュートリノが異なる種類に変わる「振動」という現象を見つけた。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

ニュートリノの質量がゼロのときは、振動が起こらないことが理論的に分かっているため、ニュートリノがわずかな質量を持つと結論した。
出典 梶田氏にノーベル物理学賞 「ニュートリノに質量」:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

○この功績によりノーベル物理学賞を受賞

ニュートリノは物質を構成する最小単位である素粒子の一つで、質量の有無をめぐる議論が半世紀にわたって続いてきた。
出典 【ノーベル賞受賞】東京大の梶田隆章氏にノーベル物理学賞 スーパーカミオカンデでニュートリノの質量を発見(1/2ページ) – 産経WEST

梶田氏は02年にノーベル物理学賞を受賞した小柴昌俊氏に師事。
出典 【ノーベル賞受賞】東京大の梶田隆章氏にノーベル物理学賞 スーパーカミオカンデでニュートリノの質量を発見(1/2ページ) – 産経WEST

ニュートリノに質量があることを観測で突き止め、素粒子物理学の進展に大きく貢献した。
出典 【ノーベル賞受賞】東京大の梶田隆章氏にノーベル物理学賞 スーパーカミオカンデでニュートリノの質量を発見(1/2ページ) – 産経WEST

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