ニュートリノ:素粒子の標準理論に修正を迫るニュートリノ振動と宇宙背景ニュートリノ【サイエンス夜話】

2022/04/01 に公開
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ニュートリノは,私たちの身の回りに数多く存在している素粒子のひとつです.たとえば,私たちの人体からもニュートリノは放射されています.私たちが口にしている食品にも微量ながら放射性物質が含まれていて,それらが放射性崩壊を起こす際にニュートリノが発生するためです.その数は放射性物質の摂取量によって異なりますが,1秒間におよそ3000個ものニュートリノが発生していると考えられています.

地球の内部からもニュートリノは放射されています.地球の内部にはウランやトリウムといった放射性物質が大量に存在しているためです.実は地熱のおよそ半分はそれらの放射性崩壊によるエネルギーによって生じていると考えられています.地球内部での放射性崩壊で生じるニュートリノの数は,地表面で1平方センチメートルあたり毎秒20万個を超えています.

さらに上空からも大量のニュートリノが降り注いでいて,最も多いのは太陽からのニュートリノです.太陽の中心部では水素の核融合反応によってヘリウムがつくられていますが,その反応の過程でニュートリノが生じています.太陽から放射されているニュートリノの数は桁違いに多く,地球上に届く数は1平方センチメートルあたり毎秒660億個にも及びます.

そうしたありふれた存在のニュートリノですが,電荷を帯びておらず他の粒子とほとんど相互作用しないため,発見されたのは1950年代に入ってからでした.さらにさまざまな観測から示されたニュートリノ振動という現象は,素粒子の標準理論の枠組みを超えたものであり,物理学に大きなインパクトを与えた結果でした.またニュートリノは,宇宙の極初期を観測する上でも有用であると考えられています.

今回はこの世界を理解する上で重要な存在とされるニュートリノについて紹介していきます.

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▼▼▼ 目次 ▼▼▼
0:00 導入
2:32 ニュートリノの予言と発見
4:45 太陽ニュートリノの欠損問題
8:21 超新星1987Aと太陽ニュートリノ欠損の検証
11:15 ニュートリノ振動
13:40 宇宙背景ニュートリノ


▼▼▼ 関連動画 ▼▼▼
「進化し続けるスーパーカミオカンデ」 - 東京大学宇宙線研究所 神岡宇宙素粒子研究施設
https://youtu.be/2R1PqT1yGYQ

ニュートリノの正体とは?超新星爆発を観測する唯一の手段?【日本科学情報】【宇宙】
https://youtu.be/5VWeKd4qi-s

【とにかくわかりやすく素粒子の話】ニュートリノの質量 - のもと物理愛
https://youtu.be/O-bvUJM4HOs

量子論:ミクロな世界が示す不思議な性質(波と粒子の二重性・状態の重ね合わせ・不確定性原理)【サイエンス夜話】
https://youtu.be/pbUMb-FGIx4

宇宙を見るさまざまな「目」:電磁波・宇宙線・重力波【サイエンス夜話】
https://youtu.be/QhhNb7UewsU

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#ニュートリノ