宇宙の始まり

スーパーカミオカンデは、岐阜県飛騨市神岡町の山中にある観測施設です。

ものすごーく大きい水槽に、チョーきれいな水が溜めてあり、もんのすごい高感度の光センサーが、びっしりと取り付けられています。*1

このスーパーカミオカンデの前身のカミオカンデで、1987年にニュートリノを世界で初めて捉えた小柴昌俊氏は、2002年にノーベル物理学賞を受賞しました。

そして、そのニュートリノに質量があることを証明した梶田隆章氏も、2015年にノーベル物理学賞を受賞しました。

ニュートリノで、なぜノーベル賞がもらえるのでしょう。

必要に迫られたのと、興味もあったので、頑張って調べたことがあります。

むむむ、かなり難しい・・。

にわか知識で僕なんかが語る内容ではないので、ちゃんと知りたい方は一番下にある参考文献をご覧ください。

ここでは「別にちゃんと知りたいわけじゃないけど、雑学程度なら知っておきたい」方むけに書きます。

*1:  5万トンの水槽に、1 ccあたり 0.2 μm以上の微粒子が10個以下という超純水が溜めてあり、光子1個を検知できる感度（月面上に置いた豆電球の光を地上で検知する程度）の光センサーが、1万個以上取り付けられています。

ニュートリノは、素粒子と呼ばれるものの一つです。

素粒子は粒子の最小単位で、ものすごく小さいです。

原子（見えません）の中心にある原子核（ますます見えません）と比べても、地球 vs 顕微鏡クラスのゴミ、くらい小さい。

電気的にも中性なので、何にも反応しません。

だから発見するのはとても大変です。

小柴氏がノーベル賞を受賞したのは、そうした、発見するのが非常に困難なものを捉えた、というのが大きいです。

でも、それだけではないのです。

実は、ニュートリノがノーベル賞級なのには、もっと別の大きな理由があります。

それが、「ニュートリノは非常に重要な素粒子」だということです。

すごく重要なのに、すごく見つけにくい。

だから、それを見つけたり、性質を明らかにしたら、大変な貢献があるのです。

何への貢献？

「宇宙の始まり」の理解です。

つまり「宇宙や、私たちがどうして存在するのか」という根本的なところに関係する素粒子なのです。

「宇宙の始まり」といってもいろいろな切り口がありますが、ニュートリノが解くのは、「宇宙にはなぜ物質があるのか」ということです。

？？？それはどゆこと？？？

この宇宙は「物質」で出来ています。

当たり前だと思うでしょう。

じゃあ「物質」って何？

科学的な定義では、「物質」は原子の組み合わせでできているものです。

原子は、原子核の周りを電子が回っているものです。（太陽の周りを惑星が回っている「太陽系」のようなものです）

原子核を構成する陽子の数で物質の種類（元素）が決まります。

陽子1個は水素、2個はヘリウム、・・・8個は酸素、12個は炭素、といった具合です。

ここで、陽子は電気的にプラス、電子はマイナスです。

つまり原子の中では、プラスの陽子の周りをマイナスの電子が回っています。

ここで疑問がわきます（いや僕がじゃなくて、アタマのいい人が）。

「マイナスの周りをプラスが回っているというものはないの？」

そこで理論上、この中心のマイナスを「反陽子」、回っているプラスを「反電子」、これをして「反物質」と呼んだのです。

「物質」と「反物質」は、プラスとマイナスが反対のもの同士です。

どちらでもいいように思えます。

実際、名前はどちらでもいいんでしょう。

電荷のどちらかを「プラス」、逆を「マイナス」と呼んでいるだけです。

でもいずれにせよ、考えられる状態は２つあります。

そこでさらに疑問がわきます（僕がじゃなくて）

「物質でも反物質でもどちらでもいいのに、なぜこの宇宙には物質しかないの？」

確率は50％ずつなのに、なぜ等量ずつではなく、片方（物質）しかないのか。（厳密には「ほぼ」物質しかない）

どっちかにしても、なぜ反物質の世界にならなかったのか。

これが宇宙の始まりのナゾです。

磁石にN極とS極があるのは当たり前みたいですが、「N極しかない磁石」があったら、とても不思議でしょう。

この宇宙に「物質」しかない、というのは、たぶんそれと同じくらい不思議なことなのです。

最初に物質と反物質が等量できたはずの原始宇宙で、何かアンバランスなことが起きて、今の物質だらけの宇宙になった。

このアンバランスの素が、ニュートリノだと考えられています。

この宇宙を、このような姿にしたカギが、ニュートリノにあるというのです。

これは、実際にニュートリノが発見される前の、理論上のこと、仮説です。

宇宙を現在の姿にしたニュートリノというものがあるだろう、あるとすればこういう性質だろうと。

ですから、実際にそれが発見されたとなると、この仮説が正しかったことになり、その先に考えを進めることができるのです。

だんだん凄さがわかってきましたか！？

それを小柴氏が発見し、梶田氏がニュートリノの性質をさらに明らかにした。

宇宙の始まりについて、人類の理解を前に進めたのです。

だからノーベル賞なのです。

★お願い

間違いがあったら（こっそり）教えてください・・ m(__)m

【さらに知りたい方向け】

Newton別冊「物理学をゆるがすニュートリノ」ニュートンプレス（大きな写真・図版で網羅的で親しみやすい）

小柴昌俊「ニュートリノ天体物理学入門」講談社ブルーバックス（理論的なことが高校生レベルで書かれている）

戸塚洋二・梶田隆章「地底から宇宙を探る」岩波書店（カミオカンデ、スーパーカミオカンデでやっていること）

梶田隆章「ニュートリノで探る宇宙と素粒子」平凡社（ニュートリノを巡る理論）

梶田隆章＋朝日新聞科学医療部「ニュートリノ　小さな大発見」朝日新聞出版（ノーベル賞受賞に至る梶田氏の話が中心）

鈴木厚人監修「カミオカンデとニュートリノ」丸善出版（ニュートリノを巡る諸研究）

無料 Shake Hands 「Vol.4　特集：捉える」リオン株式会社

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