T2K 実験、電子型ニュートリノ出現現象の存在を明らかに！ 宇宙の反物质が消えた谜の解明への足がかり
ニュートリノ振動は、素粒子ニュートリノが長距離を飛行するうちにその種類（ニュートリノには電子型、ミュー型、タウ型の3種類がある）が変化する現象のことをいいます。現在までに、東京大学宇宙线研究所神岡宇宙素粒子研究施設スーパーカミオカンデ実験などにより、大気ニュートリノの振動や太陽ニュートリノの振動が発見され、ニュートリノの性質が一つ一つ解明されてきました。ニュートリノ振動を説明する標準的な理論では、さらにもう一つ、第三のニュートリノ振動モードが存在することがわかっており、実験による検証が必要とされていました。その方法の一つが、加速器により作られたミュー型ニュートリノの電子型ニュートリノへの変化の測定です。
© 東京大学宇宙线研究所 神岡宇宙素粒子研究施設およびT2Kコラボレーション
电子型ニュートリノ出现事象候补の例
円筒形をしたスーパーカミオカンデの3 次元イベントディスプレイで、内壁に配置された光電子増倍管のうち、光を捉えたものに時間別の色をつけて表示している。電子型ニュートリノと水との反応によって電子が発生し、その電子が、電子?陽電子シャワーを引き起こす。電子?陽電子シャワーは、チェレンコフ光を発させ、その様子がリング状に捉えられているのがわかる。なお、本事象は東日本大震災からの復旧の後、2012 年3 月に初めて得られた電子型ニュートリノ出現事象の候補である。
ミュー型ニュートリノが飞行中に电子型ニュートリノへ変化する、电子型ニュートリノ出现现象の発见を最大の目的とする罢2碍実験（东海-神冈间长基线ニュートリノ振动実験）において、2013年4月までに远隔検出器スーパーカミオカンデにて取得したデータを解析したところ、电子型ニュートリノに起因すると考えられる事象が28事象発见されました。これは出现现象がない场合に期待される4.6事象より多く、背景事象の统计的な揺らぎにより起こる确率はわずか1兆分の1以下であることを意味します。すなわち、电子型ニュートリノの出现现象が起きている决定的な観测结果が世界で始めて得られたのです。
今回の结果により、电子型ニュートリノ出现确率の精密测定の时代に突入したと言えます。罢2碍実験では、现在の10倍のデータ量を今后収集する见通しです。また、远隔検出器としてスーパーカミオカンデの约20倍の大きさを持つハイパーカミオカンデを新たに建设する计画の検讨も行われています。今后さらに研究を进めることは、素粒子や宇宙の谜、特に、なぜ宇宙は物质が支配的であり反物质が少ないか、という谜を解くための最大の手がかりを与えるものと期待されています。
