東大宇宙線研究所の梶田隆章教授は、素粒子「ニュートリノ」に質量があることを実証して、半世紀近くに渡る「幽霊粒子の謎」を解明し、物質と宇宙の成り立ちにまで迫る素粒子物理学の発展に貢献し、ノーベル物理学賞を輝きました。果たして「幽霊粒子の謎」とは何のことなのでしょう？
「幽霊粒子」
「幽霊粒子」とは、ずばり結論から言うと「ニュートリノ」のことです。なぜそう呼ばれるかというと、「ニュートリノ」が他の物資とほとんど反応することなく、なんと地球さえも通り抜けてしまうからです。それは、電気を帯びていないからだといいます。観測するのが大変むずかしいことから「幽霊粒子」と呼ばれるそうです。
「幽霊粒子の謎」
「幽霊粒子の謎」とは、「ニュートリノ」に質量があるのか？ないのか？という「謎」のことです。「ニュートリノ」の存在を発見したのは1956年でしたが、観測することができなかったので、質量の有無がわからなかったんですね。
「ニュートリノ」には、「電子型」「ミュー型」「タウ型」という3種類あって、飛行中に別の種類に変化するという不思議な性質を持っています。この現象は「振動現象」と呼ばれ、これを観測して確認することができれば「ニュートリノ」に質量があるのか？ないのか？を実証することができました。
観測できないから理論上でしかわからなかった
「振動現象」は1962年に名古屋大学の坂田昌一博士が、理論上でその存在を予言しましたが、いかんせん観測できていないので、あくまでも理論上の予言の域は出なかったようです。
一方、「標準理論」という素粒子物理学の基本法則では、ニュートリノに質量はないといわれてきましたので、質量があるとわかれば、これまでの基本法則を覆して新しい物理学の誕生へとつながります。梶田隆章教授はそれを見事にやってのけたので、ノーベル物理学賞をいただけたのですね。
「ニュートリノ」を観測
まず、観測施設「カミオカンデ」で「ニュートリノ」を観測しました。「振動現象」を一応検測できたのですが、「カミオカンデ」の性能では解明には十分ではなかったそうです。
そこで、観測施設の規模を10倍以上にした「スーパーカミオカンデ」を建設して、8年間観測しました。すると、研究は劇的に進み、ニュートリノが質量をもつことを実証するに至ったといいます。
