ハイパーカミオカンデ概要
ハイパーカミオカンデ計画は、東京大学と高エネルギー加速器研究機構を中核機関とする国際共同研究プロジェクトです。
現行のスーパーカミオカンデを凌駕する巨大水タンクと超高感度光センサーからなる超大型地下ニュートリノ観測装置とJ-PARC加速器ニュートリノビームの高度化により、ニュートリノのCP対称性の破れ(ニュートリノ・反ニュートリノの性質の違い)の発見や超新星爆発ニュートリノの観測、陽子崩壊の発見などを通して、宇宙の進化史や素粒子の統一理論の解明を目指します。
国際研究プロジェクトとして世界の研究者が協力し、2027年の実験開始を目指しています。
「素粒子」と「宇宙」を地下から見上げる
スーパーカミオカンデ装置による素粒子ニュートリノの変身(ニュートリノ振動)の1998年の発見を突破口に、素粒子理論の見直しをせまるニュートリノの性質が次々に明らかにされてきました。2011年には大強度加速器J-PARCで作られたニュートリノビームとスーパーカミオカンデを用いたT2K実験により、3つ目のニュートリノ振動モードも確認されました。全ての振動モードが確認された今、ニュートリノ研究はさらなる発見を目指し次のステージへ進みます。
ハイパーカミオカンデ実験では、これまで培ってきた高いニュートリノ実験技術をもとにさらに実験感度を向上させます。新たに建設する超大型地下ニュートリノ観測装置は、直径68m、深さ71mの円筒形のタンクに超純水を満たしたものです。タンクの体積は26万トン、有効体積は19万トンでスーパーカミオカンデの約10倍になります。タンクの壁には大型の超高感度光センサーが4万本取り付けられ、水中で発生するチェレンコフ光をとらえます。
この装置は、素粒子を観察する「顕微鏡」であると同時に、飛来するニュートリノを用いて太陽や超新星爆発を見る「望遠鏡」でもあるのです。
ハイパーカミオカンデ計画の実現により、今後も世界のニュートリノ研究をリードしていきます。
ニュートリノ研究はさらなる飛躍を目指し次のステージへ
日本の大型ニュートリノ実験の歴史はカミオカンデ実験から始まりました。その発展の歩みをまとめました。
カミオカンデ 1983~1996年 |
スーパーカミオカンデ 1996年~現在 |
ハイパーカミオカンデ 2027年観測開始を目指す |
大きさ | 大きさ | 大きさ |
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19m直径 x 16m高さ |
39m直径 x 42m高さ |
68m直径 x 71m高さ |
純水質量(うち有効質量) | 純水質量(うち有効質量) | 純水質量(うち有効質量) |
4,500トン※ ※タンク(内層および上下外層)内の 純水質量は3,000トン |
50,000トン |
260,000トン |
光電子増倍管 | 光電子増倍管 | 光電子増倍管 |
50cm直径/948個 |
50cm直径/11,146個 |
50cm直径/40,000個相当 |
主な成果・期待される成果 | 主な成果・期待される成果 | 主な成果・期待される成果 |
超新星爆発からのニュートリノの世界初観測および太陽ニュートリノの観測による、ニュートリノ天文学の創生 | ニュートリノが質量を持つことを示す、ニュートリノ振動の発見 |
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主な受賞 | 主な受賞 | 主な受賞 |
2002年ノーベル物理学賞 |
2015年ノーベル物理学賞 |
J-PARC加速器施設との連携
大気や太陽から飛んでくる自然ニュートリノに加え、茨城県東海村のJ-PARC加速器による大強度・高品質ニュートリノビームを用いて、ニュートリノのCP対称性の破れの発見を始めとするニュートリノの精密研究を行います。
ビームパワーの増強も合わせて、現行T2K実験の20倍の数のニュートリノの観測を見込んでいます。
ハイパーカミオカンデについて