最先端研究を訪ねて

【素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理】

ニュートリノ

謎の素粒子ニュートリノに重さがあることを世界で初めて発見し、その精密測定にも成功！ 

竹内康雄先生

神戸大学

理学部　物理学科（理学研究科　物理学専攻）

◆どんな研究ですか

宇宙からやってくる謎の粒子に、ニュートリノという素粒子があります。私たちは宇宙ニュートリノを、岐阜県山奥の地下で捕らえ検出するために、大型装置を使った観測実験を共同研究で行っています。この装置を「スーパーカミオカンデ」といいます。

さらに宇宙ニュートリノだけでなく、茨城県東海村の加速器でニュートリノを人工的に作り出し、これをスーパーカミオカンデに打ち込み、ニュートリノの新たな性質を明らかにする実験（T2K実験）を行っています。

高校の時、物質を極限まで細かくした素粒子の世界に興味を持ちました。大学では物理学科に進み、大学院では素粒子物理学実験を行っている研究室に所属しました。その時、スーパーカミオカンデの前身である、カミオカンデ実験に関する研究に取り組むことになり、それがきっかけで、現在もスーパーカミオカンデを用いたニュートリノ研究を行っています。

大学院時代は、実験装置のある岐阜県の神岡町に出張する際、現在ほど研究環境が整備されていなかったので、鉱山作業者用のアパートや寮に宿泊し、実験装置のある地下サイトへのアクセスに、鉱山作業者用のトロッコ（結構狭いです）に作業者の方と同乗したことが印象的でした。

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◆粒子物理学研究室HP

◆「宇宙と物質の起源を求めて・素粒子実験物理学の挑戦」（神戸大学）

私の所属する「粒子物理学研究室」では、世界最先端の素粒子実験に取り組んでいます。地下に設置された、世界最大のニュートリノ検出器スーパーカミオカンデを用いたニュートリノ研究の他にも、世界最高エネルギーの加速器LHCを用いたATLAS実験による素粒子標準模型の精密検証、世界最大級の有効質量の液体キセノンを持つXENONnT検出器を用いた、宇宙暗黒物質（ダークマター）の直接探索実験などを行っています。

◆主な業種

・電機メーカー、（大学や研究所の）研究員

◆主な職種

・システムエンジニア、研究職、教員

◆学んだことはどう生きる？ 

大学での素粒子実験に関係する研究活動では、シミュレーションプログラムの作成や、観測データの解析を行うソフトウエアのスキルが必要で、それらの能力が鍛えられます。また、実験装置の開発研究ではハードウェアのスキルも養われます。英語による論文購読や研究発表も必要です。

これらの経験を生かして、システムエンジニアやメーカーの研究職に就職する方が多いように見受けられます。また、中学や高校の理科の教員免許を取得し教員になる方や、博士の学位を取得してアカデミックな分野でさらに研究活動を続ける方もいます。

素粒子は目に見えませんが、私たちの宇宙を構成する基本的な物質です。素粒子には、まだまだ未解明な謎が残されています。皆さんも実験を行って、素粒子の謎を解き明かしてみませんか？

・現代の物理学では、我々の宇宙に存在する力（相互作用）は４種類であるとされています。どのような名称で、どのような役割の力が存在するのか調べてみましょう。

・素粒子物理学の標準模型では、十数種類の素粒子によって、我々の宇宙が構成されているとされています。どのような種類・名前・役割の素粒子があるのか調べてみましょう。

・ニュートリノは現在でも詳細な性質の判明していない謎の多い素粒子です。これまでニュートリノに関する性質は徐々に解明されてきており、転機となる業績についてはノーベル物理学賞も授与されています。ニュートリノに関して、いつ頃、どのような発見でノーベル物理学賞が授与されたのか調べてみましょう。