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特別版  「宇宙の謎に迫る!」〜姿を変えるニュートリノとニュートリノの小さい質量〜

みんなと ” 宇宙の謎に迫る! ” 特別版サイエンスカフェ@ふくおかを開催いたしました!

特別版のテーマは
「『宇宙の謎に迫る!』〜姿を変えるニュートリノとニュートリノの小さい質量〜」

今回のカフェは特別版ということで、ホテルニューオータニさんの素敵な空間をお借りしての開催となりました!

今回は特別版ということでいつもに増して大変多くの方々にご来場いただきました!

今回の講師は、ノーベル物理学賞を受賞したことで有名な東京大学卓越教授・特別栄誉教授 東京大学宇宙線研究所長 梶田隆章 教授です!

梶田隆章 教授のプロフィール
1959年、埼玉県東松山市生まれ。物理学者。東京大学卓越教授・特別栄誉教授、東京大学宇宙線研究所長。東京大学理学部付属素粒子物理国際研究センター助手、東京大学宇宙線研究所助手、助教授、教授を経て現職。岐阜県飛騨市の神岡鉱山の地下1000メートルに設置された実験装置「カミオカンデ」と「スーパーカミオカンデ」を使った実験に参加した。最も小さいと考えられる素粒子のひとつのニュートリノについて、地球の大気で生まれた大気ニュートリノを観測。移動中に粒の種類が変わる現象「ニュートリノ振動」を観測してニュートリノに質量があることを発見し、1998年の国際会議で発表した。「ニュートリノ質量の存在を示すニュートリノ振動の発見」により、2015年にノーベル物理学賞を受賞した。1999年に仁科記念賞、2010年に戸塚洋二賞、2012年に日本学士院賞、2015年に文化勲章、文化功労者。現在は、大型低音重力波望遠鏡KAGRAのリーダーも務める。

第一部

第一部では、梶田先生と大学院生時代からの縁である川越清以 教授にお話していただきました。

大学院生時代に川越先生と梶田先生が所属していた小柴研究室についてのことやそれぞれの先生が進んだ実験グループ、素粒子物理学の簡単なお話をされました。また、2013年にノーベル賞を取ったヒッグス粒子の発見やILC計画等の話もされました。

第二部

第二部では、本日のメインイベントである梶田先生から「姿を変えるニュートリノとニュートリノの小さい質量」というタイトルでお話がありました。中高生の皆さんも非常に集中した様子で梶田先生の話に耳を傾けていました。

◯ニュートリノについて

ニュートリノとは電子から電荷と質量(の大部分)をとったような物質で素粒子のうちの1つです。このニュートリノは他の物質とほとんどぶつかることなくすり抜けてしまいます。したがって、ニュートリノ自体はなかなか検出されませんが、ごく稀に物質中の原子と衝突することがあります。この時に生じる光を光検出器によって得ることでニュートリノを観測することができます。
また、ニュートリノには3種類あり電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノがあります。それぞれのニュートリノは素粒子の最も標準的な模型で質量が0であると思われていました。

◯カミオカンデ

カミオカンデとは岐阜県神岡鉱山地下1000mにある観測装置です。内部に約3000トンの純水が蓄えられた大きなタンクで、内部の壁面には約1000本の光電子増倍管が設置されていました。もともとカミオカンデはニュートリノを検出するための実験装置ではなくて、陽子の崩壊を検出されるために作られた装置です。
梶田先生は大学院生のころカミオカンデの建設・実験に携わっていて、この時の研究が非常に楽しかったとおっしゃっていました。このカミオカンデの実験ではニュートリノによる光は邪魔なノイズとして現れるので、その区別をしようとしたことが、ミューニュートリノの数がおかしいことに気がついたきっかけだったそうです。

◯スーパーカミオカンデ

ミューニュートリノの数が予想と一致しない原因として考えられていたのが、ニュートリノ振動でした。ニュートリノ振動とは、ニュートリノが飛んでいる間にある状態から別の状態へ変化するということを繰り返す現象です。宇宙から飛来する宇宙線によって大気で生成されるニュートリノは上から降ってくるものと、地球の反対側から地球をすり抜けてやってくるものがあります。上から降ってくるニュートリノは地上に届くまでの距離はそれほど長くないので状態が変化しませんが、地球の裏側から来るニュートリノは長距離移動しているため、元の状態から変化してしまいます。これがミューニュートリノが少ない理由だと考えられていました。これを確かめるために上から来たニュートリノと下から来たニュートリノを別々に調べたいと思われましたが、カミオカンデでは大きさが十分ではなかったそうです。これにより建設されたのがスーパーカミオカンデです。スーパーカミオカンデは50,000トンの純水が蓄えられ、11,200本の光電子増倍管が設置されており、カミオカンデよりも非常に大きな実験装置となっています。このスーパーカミオカンデでニュートリノ振動が発見されたことでニュートリノに質量があることが示され、ノーベル物理学賞に繋がりました。

質疑応答

未来の科学者である中高生により梶田先生に多くの質問がなされました。

◯人間の体にニュートリノがぶつかって光ることはないんですか?
◯ニュートリノは暗黒物質ですか?
◯ニュートリノのような科学の研究は何の役に立ちますか?
◯ニュートリノによる光はどれくらいの強さですか?
◯最終目標はなんですか?
◯研究をしていて一番楽しい時はどのような時ですか?

といった中高生の皆さんからの積極的な質問がありました。
梶田先生も一つ一つの質問に対して、わかりやすく丁寧に答えてくださいました。

最後に参加された方全員で集合写真を撮影しました!

解像度の集合写真は参加者の方限定でお配り致します。ご希望の方は以下のメールアドレスに件名を「サイエンスカフェ特別版 集合写真希望」としてご連絡ください。 メールはパソコンから送信します。必ず設定を「受信可能」にしておいて下さい。携帯・スマホからのお申込みの方でメールが戻ってくることが多くなっております。

写真の配布は終了致しました。
たくさんのご連絡ありがとうございました。

〜次回のサイエンスカフェは?〜

磁性ゴム謎に迫る!
〜柔らかい動きと4次元プリンタ〜

九州大学大学院工学研究機械工学部門 津守 不二夫 准教授を講師にお迎えして、磁性ゴムについて考えます。

2018年5月25日(金) 19:00 から、
BIZCOLI 交流ラウンジにてお待ちしております!!

お申し込みはこちらから

(川島)

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