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梶田隆章さんが実証した、ニュートリノに質量が有ったら何が問題か?ノーベル物理学賞受賞の理由! [ニュース]

梶田隆章さんがノーベル物理学賞を受賞しました。
受賞の理由は、「ニュートリノ」に質量があることを実証したことでした。
ニュートリノに重さがあると何が問題で、なぜそれでノーベル賞なのか?調べてみました。

梶田隆章.jpg
http://utf.u-tokyo.ac.jp/2015/09/post-98c7.htmlより引用

*ニュートリノに質量(重さ)があった



梶田隆章(東京大宇宙線研究所長)さんが、
1998年にニュートリノに質量があることを実証しました。

これが、物理学会で世紀の発見となったのですが、それと同時に大問題になりました。

ニュートリノとは素粒子の一つです。
素粒子とは物質を構成する最小の単位のことです。
地球を突き抜けて、宇宙を進みます。

*素粒子の標準理論



素粒子の振る舞いを説明する為に、素粒子の「標準模型」が考え出されました。

素粒子の標準模型は多くの物理学研究者が理論を積み重ねた研究結果です。

標準模型がほぼ完成したのが1970年代初頭でした。

1970年~1998年までの間に研究された素粒子に関する
レポートは700ページを超えるといいます。

この間の30年間、素粒子の実験はこの標準模型の予測通りの結果が出てきました。

ですが、1998年に発表された論文で根底が覆されました。
それは、ニュートリノには質量があるという発見でした。

標準模型は、ニュートリノには質量(重さ)が無いことが、前提だったからです。

標準模型の中では、ニュートリノは光速で動く事が前提です。

光速で動くということは、質量が無いということの証になります。

素粒子の場合い、ものすごく小さいので自身に質量があると光速で飛びません。
なので、質量がゼロでないと理論的に困ります。
ですが、実際は質量がわずかながら有りました。

なので、標準模型だけでは素粒子の振る舞いを説明できなくなります。

物理学の根底が崩れ、理論を作り直す必要が出てきました。


*なぜニュートリノに質量があることが解ったのか?



それは、振動でした。

梶田隆章さんはスーパーカミオカンデで3種類ある内の
ミューニュートリノを観測しようとしていました。

このミューニュートリノかですが、
発生源からスーパーカミオカンデに到着するまでに、
タウニュートリノに変化します。
それがまたミューニュートリノへ変化することが解りました。

ミューニュートリノ→タウニュートリノ→ミューニュートリノ→タウニュートリノ
への変化を繰り返します。

このニュートリノの変化の事を「ニュートリノ振動」といいます。

では、なぜニュートリノ振動が起こるのか?
それは、ニュートリノに質量があるからでした。

もし、質量が無ければニュートリノは光速で飛び続けます。
光速で飛び続けているものは時間経過による変化が起こりません。
(相対性理論より、光速の中では時間の経過が無くなるといいます。
この説明、少々乱暴なのですが解りやすいように単純化しています)

けれどもニュートリノは、ミュー→タウ→ミューを繰り返します。

変化していますね?
これにより光速で無いことが解ります。

光速では無い=質量が有る
ということです。

なので、質量があることが判明しました。


*最後に



30年間、物理学の常識だった「標準理論」が間違いだったことがわかりました。

これは梶田隆章さんチームの研究の結果です。

ですが、梶田隆章さんは言いました。

「ニュートリノの研究というのは、
一人ででできるような物ではなく、
100人を超えるチームが、
1つの目標に向かって共同で研究してきた結果です」

TVでスーパーカミオカンデを紹介していましたが、
何人もの方が働いていました。
また、施設そのものが日本の技術の塊でした。
(光電管、巨大な水槽、超純水すべて日本製)
日本の技術と努力が常識を覆したのだと思いました。


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