中国のJuno検出器、地下実験施設から初のニュートリノ測定を報告

中国の地下深くに建設された巨大検出器が、初の重要な科学的成果を示し、ニュートリノとして知られる捉えにくい粒子に関する新たなデータを提供した。

Jiangmen Underground Neutrino Observatory、またはJUNOは、8月に情報の記録を開始した。その使命は、ビッグバン以来存在してきた初期宇宙由来の極めて小さな粒子であるニュートリノを研究することだ。毎秒、何兆個ものニュートリノが人体を害なく通り抜けているが、その質量がほぼゼロであるため検出は非常に難しい。

水曜日に学術誌Natureで発表された研究で、JUNO共同研究グループは運用開始から最初の2カ月間の成果を報告した。チームによると、データには、ニュートリノが宇宙空間を移動する際にフレーバーとして知られる3種類の間で変化する様子について、これまでで最も正確な測定の一部が含まれている。

"将来、さらに刺激的な結果が出ることを本当に楽しみにさせてくれます"と、この研究には関与していないDuke Universityの物理学者Kate Scholberg氏は述べた。

JUNOの球形検出器は地表から2,297フィート、すなわち700メートルの地下に設置されている。近隣の2つの原子力発電所での反応によって生成される反ニュートリノを研究する。反ニュートリノはニュートリノの鏡像のような対応粒子で、研究者らはそれを使ってニュートリノの振る舞いをより詳しく調べている。

反ニュートリノが装置内部の粒子に衝突すると、その相互作用によって測定可能な閃光が生じる。

研究者らは、JUNOが素粒子物理学の大きな問い、すなわち3つのニュートリノ・フレーバーの質量がどのように比較されるのかを解決する助けになることを期待している。科学者らは、2つのフレーバーの重さは近く、3つ目は異なると考えているが、その2つが外れ値より重いのか軽いのかはまだ確認されていない。

最初の結果はその謎を解いてはいない。しかし、検出器の感度を実証し、ニュートリノ・フレーバーとその質量を区別する"より細かな波紋を検証できる"ことを示していると、研究共著者でJUNO共同研究グループのメンバーであるLiangjian Wen氏は述べた。

日本のHyper-Kamiokandeと米国のDeep Underground Neutrino Experimentという、他の2つの大型ニュートリノ計画は、今後10年以内にデータ収集を開始する見通しだ。科学者らは、それらの実験を用い、別々の手法を通じてJUNOの結果と比較する計画だ。