オタク研究者シリーズ第５弾！
ゲストは物理学者の石原安野さんです。
石原さんは2012年、
南極点にある観測施設で、
宇宙の謎にせまる大発見をしました。
早野フェローが聞き手となり、
そのときのこと、これからのこと、
いろいろな話をうかがってきました。
勉強パートと対談パートをあわせた
特別２部構成にておとどけします。
宇宙の話って、やっぱりおもしろい！
石原安野（いしはら・あや）
物理学者
千葉大学・大学院理学研究院・
グローバルプロミネント研究基幹 教授
1974年生まれ。
1998年、東京理科大学卒業、
2004年、テキサス大学大学院博士課程修了。
2005年より南極点の国際共同ニュートリノ観測施設
「アイスキューブ(IceCube)」に中心メンバーとして参加。
2012年、世界で初めて
「高エネルギー宇宙ニュートリノ事象」
を同定することに成功。
翌年に宇宙線・粒子天文物理学分野では
日本人初の国際純粋・応用物理学連合の若手賞受賞。
2017年、猿橋賞を受賞。
2019年、共同研究者の吉田滋教授と共に、
仁科記念賞を受賞。
- 乗組員Ａ
- ニュートリノについて、
もうすこし詳しく知りたいです。
- 乗組員Ｂ
- お願いします！
- 早野
- じゃあ、もうすこしつづけます。
いまわれわれの世の中は
素粒子でできていると思われています。
物質は原子からできていて、
原子核の中には「陽子」と「中性子」がある。
そして原子核のまわりには、
いつも「デンコちゃん」がいます。
- 乗組員Ａ
- デンコちゃん。
- 乗組員Ｂ
- デンコちゃん。
- 早野
- あ、デンコちゃんというのは、
「電子」のことですからね。
そもそもニュートリノが何かというと、
じつはデンコちゃんのお友だちなんです。
- 乗組員Ａ
- デンコちゃんのお友だち。
- 乗組員Ｂ
- デンコちゃんのお友だち。
- 早野
- ニュートリノは「電子の仲間」です。
質量はほぼゼロ。電荷もゼロ。
つまり、電気をもっていません。
- 乗組員Ａ
- 電子なのに、電気がない。
- 早野
- そのとおりです。
ほぼ光の速さで飛んできて、
電荷もなく、なんでも突き抜ける。
それがニュートリノ子ちゃんです。
- 乗組員Ａ
- デンコちゃんのお友だち、
ニュートリノ子ちゃん。
- 乗組員Ｂ
- 女の子なんですね。
- 早野
- なんでも突き抜けるという性質上、
捕まえるのはとにかく大変です。
ただし、ニュートリノ自体は、
地球上のどこにでも存在しています。
- 乗組員Ａ
- どこにでもある？
- 早野
- わかりやすい例でいうと、太陽です。
じつは太陽からは地球に向かって、
大量のニュートリノが飛んできています。
じゃあ、ここでクイズを出します。
もし１円玉を太陽に向けたとして、
その１円玉に１秒間にあたるニュートリノの量は、
どのくらいだと思いますか？
- 乗組員Ａ
- ええ、どのくらいだろう‥‥。
- 乗組員Ｂ
- 多いのか、少ないのかもわかりません。
- 早野
- 答えは、毎秒2000億個。
- 乗組員Ａ
- あはははは！
- 乗組員Ｂ
- 思ってた以上の多さ（笑）。
- 早野
- つまり、ニュートリノ自体は
そんなに珍しいものではありません。
あちこちにたくさんあります。
ちなみに、太陽が出ていない夜でも、
地球の裏側からニュートリノはやって来ます。
夜寝てるときでも、
ベッドの下からどんどん貫通してきます。
- 乗組員Ａ
- ダメだ、想像するとおもしろい（笑）。
- 早野
- あと、太陽だけじゃなくて、
地球の内部からやってくるニュートリノもいます。
それは地球の地熱とも関係しています。
- 乗組員Ｂ
- 地熱？
- 早野
- 地球はいまでも熱を発しています。
内部にはマントルがあって、
マグマが吹き出したり、火山が噴火したりします。
地熱は温泉のエネルギー源にもなっています。
その地熱の中にはウランのような、
天然の放射性物質も含まれていて、
アルファ線、ベータ線、ガンマ線といった放射線、
これに加えて、じつはニュートリノも出ています。
- 乗組員Ａ・Ｂ
- へーー。
- 早野
- だから、じつは感じないだけで、
われわれは常に大量のニュートリノを
浴びながら暮らしていると言えます。
- 乗組員Ａ
- それだけ身近にあるのに、
観測するとなると話は別なんですね。
- 早野
- ニュートリノはなんでも突き抜けるので、
観測するのが非常にむずかしいんです。
検出するためにはとにかく、
巨大な検出装置を用意する必要があります。
ポイントは大量であること。
それから透明であること。
- 乗組員Ａ
- 透明であること。
- 早野
- そうです。
なぜ透明じゃないといけないか。
それは最終的に「光」をとらえるからです。
ニュートリノが飛んで来て、
電子かなんかを蹴飛ばすときに出る
「チェレンコフ光」を観測したいからです。
それで小柴先生は「水を使おう」と考え、
「カミオカンデ」という巨大な水タンクを
つくられたわけです。
- 乗組員Ａ
- あー、なるほど。
- 早野
- ただ、水タンクというのは、
思った以上に大変な装置です。
水もれしてはいけません。
だけど大きくすれば大きくするほど、
壁には水圧がかかります。
その水圧がかかる中で光電子増倍管という
検出器を使うわけですから、
技術的にもけっこうむずかしかったりします。
費用も膨大にかかるし、メンテナンスも大変。
- 乗組員Ａ
- うーん‥‥。
- 早野
- 一方、今回取材する石原さんの実験グループは、
小柴先生とは別の方法を考えます。
透明で大量なものだったら、
天然にあるじゃないかと気づいたわけですね。
それが、南極の氷だったわけです。
- 乗組員Ａ・Ｂ
- おぉーー。
- 早野
- 南極なら氷は大量にあります。
しかも表面近くは雪が積もっていますが、
氷の下は不純物もなく、透明度も高い。 - そこでウィスコンシン大学の人たちが、
「アイスキューブ」というグループを立ち上げ、
南極の氷に検出器を入れて、
ニュートリノを観測する施設をつくったわけです。
- 乗組員Ａ
- まさに南極でしかできない方法ですね。
- 早野
- 石原さんはアメリカで博士論文を書いたあと、
その実験グループの初期のころから
中心メンバーとして参加されています。 - そうしてそこで観測し続けた結果、
世界初の「超高エネルギーの宇宙ニュートリノ」を
大発見してしまったわけです。
（つづきます）
2020-09-30-WED
