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5時限目:KASKA / Double Choozってなんだろう?

ミュー:これまでカムランドについて勉強してきたけど、ニュートリノセンターに他にはないの?
デン:ニュートリノセンターの中には、カムランドと同じように光センサーを使ってニュートリノを観測している「カスカ/ダブルショーグループ」があるよ。日本での将来計画カスカとフランスで建設中のダブルショー実験の名前を組み合わせた呼び名なんだ。
タウ:どんなことをしているの?
デン:このグループは主に「第三のニュー
トリノ振動」について研究しているよ。
タウ:ニュートリノ振動って、 3種類あるニュートリノがお互いに姿を変えるという現象だよね。
デン:そうそう、このグループでは、フランスに行って測定しているんだよ。
ミュー:なんで外国でやっているの?
デン:日本では柏崎刈羽 (Kashiwazaki-Kariwa)原子力発電所から発生するニュートリノを使って、第3のニュートリノ振動をより精密に測定する実験の準備をしているんだ。
それまでフランスでは、ショー原子力発電所のニュートリノを2つ、つまりダブルの検出器で測定するんだよ。
タウ:だからダブルショーなんだね。
デン:でも隣同士に検出器を置くのではなく、まず1つ目をショー原子力発電所の近くに置いて、もう片方は遠くに置くんだ。
ミュー:なんで?
デン:ニュートリノ振動を測定するためには、まず、ショー原子力発電所からどのくらいの原子炉ニュートリノが発生しているかを知っていたら、もう片方の検出器で原子炉ニュートリノの数がどれくらい減っているかが正確にわかるでしょ。
タウ:へ~、よく考えられているね!!
ミュー:この検出器も地下なの?
デン:そうだよ、この施設も昔地下原子炉があった場所を再利用しているんだ。

タウ:ダブルショーもカムランドと同じ検出器なの?
デン:ダブルショーはカムランドより小さい検出器を使うんだよ。

直径が7メートルの円柱形の検出器の壁面に25cmの光センサーを取り付けているんだよ。ちなみに、カムランドでは50cmの光センサーを使用しているんだ。
ミュー:光センサーが小さくて良いの?
デン:実は小さい分取扱いやすくて、ニュートリノ観測の敵である放射性不純物が少ないんだ。
タウ:なるほど。それのセンサーで第三のニュートリノ振動を検出しているんだね。
ミュー:あれ?ところで「第三のニュートリノ振動」ってなに?

デン:第三のニュートリノ振動とは、電子ニュートリノがタウニュートリノに変化することだよ。
第一と第二のニュートリノ振動はカムランドなどでもうすでに観測されているんだ。簡単に言うと、第一のニュートリノ振動では、ミューニュートリノとタウニュートリノ、第二のニュートリノ振動では電子ニュートリノとミューニュートリノの変化をさしているんだよ。第三のニュートリノ振動とは、電子ニュートリノとタウニュートリノの変化のことなんだ。
タウ:でもさ、第一ニュートリノ振動・第二ニュートリノ振動がわかっていたら、第三ニュートリノ振動までわかる必要があるの?
デン:あるんだよ。
ミュー:どんな意味があるの?
デン:3つそろって、初めてニュートリノの全体がわかるんだよ。それに次の実験への大事なステップになっているんだよ!!
タウ:次の実験?
デン:そうなんだ。第三のニュートリノ振動がわかると、ニュートリノの「CP非対称性」の実験が出来るんだ。
ミュー:CP非対称性?
デン:簡単に言うと、「鏡に映っている反世界は、我々の世界と同じか?」ということをニュートリノの世界はどうかということを考えるんだ。
タウ:へ~。それがわかると何になるの?
デン:その、ニュートリノにおけるCP非対称性がわかると、宇宙のはじまりを知る手がかりが得られるんだよ。
2008年に小林先生・益川先生は「CP非対称性」の研究でノーベル賞を受賞されたんだ。
ミュー:意外と「第三のニュートリノ振動」ってすごいんだね。
本日のまとめ
カスカは柏崎刈羽 原子力発電所から発生する原子炉ニュートリノを使って第三のニュートリノ振動を観測する(2013年以降)。
ダブルショーは、フランスのショー原子力発電所のニュートリノを2つの検出器を使って第三のニュートリノ振動を観測する(2009年度内開始)。
第三のニュートリノ振動がわかると・・・
  • ニュートリノの全体像がわかる
  • ニュートリノのCP非対称性についての研究のきっかけとなる
  • ニュートリノにおけるCP非対称性がわかると宇宙のはじまりがわかる

次回 のテーマ:宇宙の大規模構造ってなんだろう?

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