ニュートリノ天文学

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ニュートリノ天文学(ニュートリノてんもんがく、英語:neutrino astronomy)は、天文学の一分野。太陽超新星爆発で生成されるニュートリノを観測し、天文現象の解明に役立てることを目的とする。ニュートリノ天文学はまだ発展途上の分野であり、確認されている地球外のニュートリノ源は太陽と超新星SN 1987Aのみである。

観測装置としてはカミオカンデ(解体済み)、スーパーカミオカンデカムランド、サドベリー・ニュートリノ天文台 (SNO)、ANTARES、BDUNT、 アイスキューブなどがある。

東京大学名誉教授の小柴昌俊ペンシルベニア大学名誉教授のレイモンド・デービスがニュートリノ天文学のさきがけとなる成果をあげたとして、2002年ノーベル物理学賞を受賞した。

歴史[編集]

宇宙から飛来するニュートリノを検出する試みは1960年代から行われている。 1964年には、レイモンド・デービスらのグループが太陽ニュートリノを検出するために行われた予備実験の成果を報告している。

1967年から、デービスはアメリカ合衆国サウスダコタ州にあるホームステイク鉱山に設置した装置で太陽ニュートリノの観測を行い、太陽が核融合反応を起こしている証拠をつかんだ。しかし同時に、観測されたニュートリノが理論値の3分の1しかないという問題が発見された。これは太陽ニュートリノ問題と呼ばれる。

一方、1983年からカミオカンデで陽子崩壊実験を行っていた小柴らのグループは、1985年からペンシルベニア大学のグループと共同で実験装置を太陽ニュートリノの検出に使えるよう改造し、1987年1月1日から運用を開始した。これによって1989年、デービスの提唱した太陽ニュートリノ問題の存在を確認した。

1987年2月23日、南半球に超新星 SN 1987A があらわれ、重力崩壊に伴うニュートリノバーストが日本のカミオカンデ、アメリカのIMB、ロシアのBaksan英語版の3箇所のニュートリノ検出器で検出された。観測成果はカミオカンデのグループによりまとめられ、同年4月に発表された。これにより、超新星爆発の理論モデルの正しさが検証された。一般にはこの出来事をもってニュートリノ天文学の幕開けとされる。

2002年、サドベリー・ニュートリノ天文台の研究チームによって、太陽由来とされるニュートリノからニュートリノ振動が検出され、太陽内部から放出されるニュートリノ減少に関する問題が解決された。

2006年現在、地球内部からの反電子ニュートリノを捉える実験等が進められている。また、アイスキューブ・プロジェクト等によって国際観測網の整備が進められている。

主要なニュートリノ天文台・観測プロジェクト[編集]

  • スーパーカミオカンデ - 東京大学宇宙線研究所の実験装置。
  • カムランド - 東北大学がカミオカンデの跡地に設置した実験装置。
  • サドベリー・ニュートリノ天文台 (SNO) - カナダにあるニュートリノ天文台。重水を用いている。
  • ANTARES - フランスのトゥーロン沖深度2500mの海底に光電子管アレイを敷設したニュートリノ望遠鏡。2008年より稼動。
  • BDUNT - ロシアのバイカル湖において、深度1100mの湖底に設置されたニュートリノ望遠鏡。現在は192個の検出器をもつNT-200が稼働中。
  • AMANDA - Antarctic Muon And Neutrino Detector Array南極大陸の氷の下に設置されたニュートリノ望遠鏡。2005年に運用終了し、アイスキューブに引き継いだ。
  • アイスキューブ - AMANDAに続き、南極大陸の氷の下、1400mから2400mの地点に総計約5000個の光電子増倍管からなる検出器を取り付け、ニュートリノ観測を行う国際共同観測プロジェクト。2011年完成予定。完成時の総体積は1 km3(スーパーカミオカンデの約2万倍の体積)。AMANDAよりも氷を活用した規模が拡大したことによって、より感度の高いニュートリノ観測を行うことができると期待されている。

関連項目[編集]