ニュートリノ振動とは? 2015年のノーベル賞のおさらい

2016-09-20

しおん


こんにちは(≧▽≦)
最近肌寒くなって、秋めいてきたこの頃ですね。
夏場は扇風機を回さないと寝られなかったのですが、何もしないでも寝れるようになりました笑

さて、2016年のノーベル賞の時期が10月に迫ってきてますが、
みなさん、昨年のノーベル賞については覚えてますでしょうか(・・?

梶田隆章教授とArthur B. McDonald教授による「ニュートリノ振動の発見」です。

僕は去年発表されたときにニュートリノについて少し調べたのですが、ほとんど忘れてしまいました/(^o^)\
よかったら次のノーベル賞の発表の前に、去年のノーベル賞のおさらいをしておきましょう!

1.ニュートリノはなぜ見つかったのか


ニュートリノの歴史の話をします(`・ω・´)

1930年、物理学者パウリが原子核が出すベータ線のエネルギー分布を調べていたところ、エネルギーの一部が消えてしまうことに気づきました。

このとき消えたエネルギーを、電気を帯びていない中性の粒子が存在し、どこかへ消えた。ということで説明しました。

これはフェルミによってニュートラル(中性)でイノ(小さい)ことから、ニュートリノと名づけられました。

その後現在に至るまで、太陽や超新星爆発からのニュートリノが観測されました。日本では岐阜県に「スーパーカミオカンデ」という大規模なニュートリノ観測装置があります。カミオカンデを建設した小柴昌俊教授は、2002年に「自然に発生したニュートリノの観測に成功した」としてノーベル賞を受賞しました。

2.ニュートリノの性質

画像出典:http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/neutrino.html

宇宙のすべての物質はレプトンとクォークからなる素粒子から構成されています(`・ω・´)

クォークとレプトンは自分とペアとなる粒子を持っています。このペア同士は電荷が1つ異なり、たとえばアップクォークとダウンクォークはそれぞれ+2/3と-1/3の電荷を持っています。

電子の電荷は-1であり、ニュートリノの電荷は0です。つまり、ニュートリノは中性なのです。


ニュートリノの質量はどうでしょうか。

ニュートリノはレプトンの一種であり、電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノの3つに分かれますが、これはフレーバーというものによる分類で、質量による分類とは異なります。

画像出典:http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/neutrino.html

ニュートリノは異なる質量をもったニュートリノ1、2、3という三種類の粒子からなり、それぞれの割合が異なることで電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノに分かれるのです。

3.ニュートリノ振動とは?

ニュートリノ1、2、3は粒子であると同時に波としての性質も持っているので、それぞれ異なる振動数をもつ波として空間を伝播します。

画像出典:http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/neutrino.html

電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノからなるニュートリノのフレーバーは、質量のきまった波の重ね合わせであるので、波の重ねあわせによりうなりが生じ、ニュートリノのフレーバーが図のように変遷します。これがニュートリノの振動です。


4.まとめ


簡潔に現象だけを羅列した感じでしたがいかがでしょうか(´・ω・`)

今回はほとんど参考文献と内容が同じになってしまいましたが、初学者ゆえご容赦くださいm(__)m

僕もニュートリノについてその片鱗を理解したような気がします。


そういえば、
りけぷらにはニュートリノ検定なども用意してあるので、腕に覚えのある方は挑戦してみてはいかがでしょう

ニュートリノ検定(非公式)


それでは、読んでくれてありがとうございました(≧▽≦)



参考文献:スーパーカミオカンデ「ニュートリノとニュートリノ振動について」
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/neutrino.html

画像出典:https://goo.gl/NE4IQC

しおん

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