２０１８年６月から水漏れのために止水工事を行っていたスーパーカミオカンデですが、無事に止水補強工事や光電子増倍管４００本弱の交換や増設が完了し、現在は底部の工事を進めているとのことです。
そんなスーパーカミオカンデのタンクの内部が２００６年以来の１２年ぶりに報道関係者向けの見学会により公開されたわけですが、なんと羨ましいことか！
私も人生で１度は生で見てみたいと思うわけなんですが、皆様も同じ気持ちではないでしょうか。
タンク全面に設置されている光電子増倍管の絶景には言葉を失うような美しさを感じます。
NHKが公式に公開している映像⇩
https://www.youtube.com/watch?v=7NJRsIZ8dt4
この１つ１つが光電子増倍管で大きさはなんと直径５０cmもあるのです。
びっちりとタンク内に設置されているわけなんですけど、もちろんこれには大きな意味があります。
それは後でまたご紹介することにして、今回の工事に伴って今年は一般公開も見送りとされており、来年は一般公開されて欲しいですよね。
※ただ、一般公開では報道陣が今回は入ったタンクの中は見ることができません。
工事は１０月中旬には完了し、いよいよ２０１９年１月に観測が再開されるということです。
ということで今回はスーパーカミオカンデについてご紹介していきたいと思います。
カミオカンデ
スーパーカミオカンデを知るにはその前に存在したカミオカンデについて知る必要があります。
カミオカンデは１９９６年にスーパーカミオカンデが稼働するまでメインで実験されていた観測装置であり、岐阜県の神岡鉱山地下１０００ｍに建設された３０００トンの超純水を貯水できるタンクと１６００本の光電子増倍管を備えた観測装置です。
名前の由来は『Kamioka Nucleon Decay Experiment』神岡核子崩壊実験からきており、頭文字をとってカミオカンデというわけですね。
そして、このカミオカンデは１９８７年２月２３日には大マゼラン星雲で起きた超新星爆発で生じたニュートリノをを世界で初めて観測し、小柴教授がノーベル物理学賞受賞しています。
この功績があったからこそ今のニュートリノの研究が進んでいると言っても過言でもありません。
現在は跡地にカムランドと呼ばれるカミオカンデやスーパーカミオカンデとは異なる検出方法でニュートリノを検出する装置が建てられているのです。
後ほど説明しますがカミオカンデやスーパーカミオカンデはチェレンコフ光を検出します。
しかし、このカムランドは液体シンチレーターの発光を観測することで、ニュートリノを検出しているのです。
カミオカンデに代わりカムランドはスーパーカミオカンデと共にニュートリノを検出を行っているというわけですね。
ちなみにこのカムランドの名前はKamioka Liquid Scintillator Anti-Neutrino Detector（神岡液体シンチレーター反ニュートリノ検出器）の略からきています。
スーパーカミオカンデ
カミオカンデに代わり、ニュートリノを検出するスーパーカミオカンデですが、旧神岡鉱山の地下１０００ｍにあり、直径は３９ｍ、高さ４１ｍの円筒形、純粋を５万トンも貯めることができます。
純粋の量に関してはカミオカンデの１．６倍の量も貯めることができるというわけですね。
壁に設置されている光電子増倍管は１万１１２９本にもおよび、チェレンコフ光をキャッチするのです。
これまでの業績としてはニュートリノ振動実験によりニュートリノに質量があることを証明し、２０１５年に梶田隆章氏がノーベル物理学賞を受賞しました。
１日に１トンもの水漏れが発生していたのと、観測性能を上げるために２０１８年６月から改修工事を行っており、２０１９年１月に観測が再開される予定です。
また、スーパーカミオカンデの２０倍の規模のハイパーカミオカンデの建設計画が検討されているそうです。
１００万トンのタンクって想像もできないですよね、、、
さらっと流しましたが、スーパーカミオカンデの観測している『チェレンコフ光』をご存知でしょうか？
チェレンコフ光
スーパーカミオカンデはニュートリノを検出しているわけですが、ニュートリノそのものを見ることはもちろんできませんし、観測することはできません。
では一体どのようにして検出しているのか？
検出するにはまず、スーパーカミオカンデのタンクに満たされた５万とんもの超純水の水分子にニュートリノが当たるのを待たなければいけません。
そして、ニュートリノが水分子に当たると、電子が飛び出すことになります。
この電子が光の速さを超えた時、出るのが光の衝撃波『チェレンコフ光』です。
ただ、ニュートリノが水分子にあたる確率は５０億分の１。
タンクの壁全面に設置された沢山の光電子増倍管が、このわずかなチェレンコフ光を見逃さずにキャッチするというわけですね。
だからスーパカミオカンデはニュートリノを検出できるのです。
いやいや、待ってくれ！
質量を持つ電子が光の速さを超えるとはどういうことだ！！？？と思った方もおられると思います。
質量を持つものが光の速さは超えることができないと言われているので、矛盾していますよね。
実はある条件を満たせば、物質は光の速度を超えることができます。
その条件とは、「物質中である」ということです。
もちろん真空中では光の速度を超えることはできませんよ！
スーパカミオカンデのタンクにある水の中であれば、電子は光の速さを超えることができるのです。
光は水に入ると屈折し、およそ７５％の速度になってしまうので、『チェレンコフ光』が出るわけですね！
さいごに
いよいよ観測が再開されるスーパカミオカンデ！
これからさらにニュートリノの研究が進んでいくのが楽しみですね。
近い将来、ニュートリノが実際に日常的に使われる日はくるのか？
昔は考えもしなかったようなことが今では現実になっています。
１０年前こんなにもスマートフォンが普及し、生活の役に立っていると誰が予想できたか。
１００年後、いや、１０年後の世界ですら予測不可能です。
私も常にアンテナを張り、できるだけ時代の流れに乗り遅れないようにしたいと思います。
当ブログで紹介したスーパカミオカンデ関係の本⇩
