お宝研究Vol12

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8波場　直之（学術研究院理工学系総合理工学部担当・教授）山田　敏史（学術研究院理工学系戦略的研究推進センター担当・特任助教）梅枝　宏之（戦略的研究推進センター・研究員）Naoyuki Haba (Professor, Academic Assembly Institute of Science and Engineering)Toshifumi Yamada (Contract Assistant Professor, Academic Assembly Institute of Science and Engineering) Hiroyuki Umeeda (Researcher, Center for the Promotion of Project Research) Project Leader : プロジェクトリーダー：研究者紹介概　　　要特　　　色研究成果今後の展望社会実装への展望　ニュートリノは，重さがほぼゼロで，物質とほとんど相互作用せず通り抜けることのできる素粒子で，「幽霊粒子」とも呼ばれています。ニュートリノは，電子型・ミュー型・タウ型の三種類が時間経過とともに入れ替わる「ニュートリノ振動」と呼ばれる興味深い現象を示します。ニュートリノ振動は現在，Tokai-to-Kamioka（T2K）実験において，茨城県東海村からのニュートリノビームを岐阜県神岡の観測施設スーパーカミオカンデで測定することで調査されています。私たちは，T2K実験の拡張計画，とりわけ我が県の隠岐に新たな観測施設を設置する計画において，未知の型のニュートリノを探索するための理論研究を行っています。　Neutrinos are elementary particles which have nearly zero mass, and hardly interact with matter and can even penetrate it. They are called "ghost particles". Neutrinos exhibit an intriguing phenomenon called "neutrino oscillations", where three types of neutrino, "electron-type", "muon-type" and "tau-type", interchange with each other. Currently, neutrino oscillations are investigated in Tokai-to-Kamioka (T2K) experiment, by measuring neutrino beams emanating from Tokai, Ibaraki, at SuperKamiokande detector located at Kamioka, Gifu. We are conducting a theoretical study for the search for an unknown type of neutrino in extensions of T2K experiment, in particular, the plan of placing a new detector at Oki, Shimane.　T2K実験では，東海村の加速器J-PARCから発射されたミュー型ニュートリノが，光速に近い速度で地中を通過したものを，神岡の観測施設によって捕捉します。ニュートリノ振動があると，ミュー型の一部が途中で電子型に変化しますので，この変化率を神岡で測定してニュートリノ振動の性質を調べています。ニュートリノ振動が，電子型・ミュー型・タウ型のみで完結しているか，それとも他の未知の型も関与しているかによって，ミュー型から電子型への変化率に微小なズレが生じます。ゆえに，このズレを検出できれば，未知の型のニュートリノを発見することができます。現行のT2K実験には十分な精度がありませんが，神岡の観測施設を拡大する計画，さらに東海村・神岡を結ぶ直線上にある隠岐に観測施設を新設する計画が実現すれば，未知の型の発見も可能になります。私たちは，こうしたT2K実験を拡張した実験を量子論に基づく計算によりシミュレートし，どれほどの確からしさで未知の型が発見できるか，また，未知の型の存在がニュートリノ振動の全容解明にどのような影響を与えるか，について明らかにしました。　本研究では，ニュートリノとその反物質（反粒子）である反ニュートリノとの間の，ニュートリノ振動の性質の違いにも着目し，未知の型の関与の度合いがニュートリノと反ニュートリノとで大きく異なる可能性も調査します。これにより反物質の性質がより詳しく解明されれば，反物質を利用したPETなどの医療への応用も期待できます。Searching for an unknown type of neutrino through neutrino oscillations電子型・ミュー型・タウ型のニュートリノ振動（出典：J-PARC）Tokai-to-Kamioka(T2K)実験の紹介（出典：KEK）ニュートリノ振動を通じた未知のニュートリノの探索Project of Higgs and early universeヒッグス・初期宇宙プロジェクト