研究内容

新着情報: 科研費基盤研究(S) 「超新星背景ニュートリノの探索」

所属: 東京大学宇宙線研究所
     神岡宇宙素粒子研究施設 教授
専門: ニュートリノ物理学。
     スーパーカミオカンデによる宇宙ニュートリノの観測、
     宇宙暗黒物質の研究
経歴: 1983年よりカミオカンデ実験に参加。1987年
     には、超新星ニュートリノ観測に遭遇する。
     1988年にカミオカンデに於ける太陽ニュートリノ
     観測にて博士号を取得。1990年から1993年
     までドイツ ハンブルグにて電子陽子衝突実験
     (HERA)に参加。1994年より神岡でニュートリノ
     や宇宙の暗黒物質の研究を行っている。
e-mail: nakahata@suketto.icrr.u-tokyo.ac.jp

  中畑雅行のホームページ















 

 

 


スーパーカミオカンデ実験装置
スーパーカミオカンデは、岐阜県神岡町の地下1000mの場所に建設された直径40m、高さ40mの巨大な実験装置です。装置の内部には50000トンの超純水が蓄えられ、またタンク内面には11146本の高感度光検出器(光電子増倍管)が取り付けられている。ニュートリノ反応によるチェレンコフ光を捕らえるのが実験の原理です。
宇宙の暗黒物質探索(XMASS実験)
数々の宇宙観測の結果から宇宙には「光はださないが重さを持つ粒子」(暗黒物質)が存在すると考えられています。しかし、その正体はまだ解明されていません。神岡の実験施設では液体キセノンをを使った実験装置を正体を解明しようと考えています。
詳しくはこちらをみてください。
太陽ニュートリノの観測
太陽の中心では、熱核融合反応によりエネルギーが生まれています。その反応の際に多量のニュートリノが生まれます。スーパーカミオカンデでは、一日約20個のニュートリノが観測されています。しかし、観測されたニュートリノの強度は標準太陽モデルが予測する値の約50%しかありませんでした。最近のスーパーカミオカンデとカナダのSNO実験の成果により、このニュートリノの減少はニュートリノが質量を持つことが原因であることがわかりました。今後は、振動パラメータの測定など更に詳しい研究が行われています。
超新星ニュートリノ
カミオカンデ実験は、1987年2月23日に大マゼラン星雲でおき超新星爆発SN1987Aを世界で初めてニュートリノにより捕らえました。(その時の現象の一例時間経過。)スーパーカミオカンデは、カミオカンデの15倍の感度を持ち、我々の銀河中心で超新星爆発が起きた場合には、8000現象 ものニュートリノ現象を捕らえることができます。

宇宙では今までに10の17乗個もの星が超新星爆発を起こしてきました。これらからのニュートリノを超新星背景ニュートリノといいます。科学研究費補助金 基盤研究(S)「超新星背景ニュートリノの探索」では、その発見を目指して、開発研究を行っています。

大気ニュートリノによるニュートリノ質量の発見
宇宙から降り注ぐ宇宙線は、大気中でニュートリノを発生します。それが大気ニュートリノです。スーパーカミオカンデは、1998年までの測定で下から来る大気ニュートリノのうち、ミューニュートリノの成分が他のニュートリノ(タウニュートリノと思われる)に振動していることを発見しました。これは、ニュートリノが質量を持つことを示します。
陽子崩壊 陽子崩壊の探索
ニュートリノの質量の存在は、大統一理論を示唆しています。大統一理論では、陽子が崩壊することを予言します。スーパーカミオカンデでは、それを見つけることができるかもしれない世界最大の実験装置です。
長基線ニュートリノ振動実験
つくばの高エネルギー加速器研究機構でニュートリノを作り、それをスーパーカミオカンデで捕らえるという実験(K2K実験)が1999年から2004年まで行われ、ニュートリノ振動を確認しました。
2009年からは東海村のJ-PARC加速器から大強度ニュートリノビームを飛ばし、さらに詳しい研究を行っています。詳しくはこちら。

連絡先e-mail: nakahata@suketto.icrr.u-tokyo.ac.jp