中畑 雅行 教授

nakahata

専門分野

太陽ニュートリノ観測、超新星ニュートリノ観測

今、行っている研究内容

1)超新星ニュートリノ観測

太陽の8倍以上重い星は、その一生の最後に「超新星爆発」とよばれる大爆発を起こします。その爆発のエネルギーの99%はニュートリノによって星から放出されます。実際、そのような現象は1987年にカミオカンデによって観測されました。

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カミオカンデは3,000トンの実験装置でしたが、現在は50,000トンの実験装置スーパーカミオカンデが24時間体制で常時データをとっています。もし我々の銀河で超新星爆発がおきれば、スーパーカミオカンデ (SK)では非常にたくさんの数のニュートリノ現象を捉えることができます。

一方、超新星爆発は宇宙の初めから宇宙の至るところで起きてきており、そうしたニュートリノ(「超新星背景ニュートリノ」とよぶ)は、 我々の周りにも飛び交っています。超新星背景ニュートリノがSKで反応する頻度は、年間に数回程度であり、超新星背景ニュートリノを捉えるためには、バックグラウンドを極限まで下げる努力が必要です。そうした方法として、SKの50,000トンの水タンクにガドリニウムを100トンほど溶かして、反電子ニュートリノの現象を同定しようと考えています。

2)太陽ニュートリノ観測

solar

SKを使って、太陽ニュートリノ観測を行っています。SKでは一日あたり、約15事象の太陽ニュートリノを観測することができ、精密な観測を行うことができます。太陽ニュートリノはニュートリノ振動の効果によって、元々の電子ニュートリノの約70%がミューニュートリノ、 タウニュートリノに変化して地球に届くことが既にわかっています。

このニュートリノ振動から予想されるエネルギースペクトルが予想どおりのスペクトルの形をしているかということを現在研究しています。その結果によっては新たな物理の発見につながるかもしれません。

 

今後5年で何が面白く、入学したら何ができるか

1)超新星ニュートリノ観測

今後5年以内にはSKで反電子ニュートリノを同定する(具体的にはガドリニウムを用いて中性子を同時計測する)準備をして、「超新星背景ニュートリノ」の観測を始めたいと考えています。また、もし我々の銀河で超新星爆発がおこれば貴重なデータが取れるはずです。

2)太陽ニュートリノ観測

SKではより低いエネルギーの事象まで太陽ニュートリノが観測できるようにバックグラウンドの低減をおこなっています。これから5年ぐらい質の良いデータが取れれば、ニュートリノ振動から予想されるスペクトルの歪みが観測できるかもしれません。観測できなければ何か新たな発見につながっているかもしれません。

学生さんへのメッセージ

神岡は遠いところと思うかもしれませんが、世界最先端のニュートリノ研究、宇宙・素粒子研究を行っているところです。学生も毎日生き生きと研究生活を送っています。新しい学生さんの参加を歓迎します。

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