科学者らがニュートリノの謎の質量の上限を半分に削減
アラン・ボイル著
ワシントン大学や世界中の他の研究機関の科学者らは、ニュートリノの質量の上限を半分に減らしたと発表した。
カールスルーエ・トリチウムニュートリノ実験（KATRIN）の成果により、物理学者は現在、ニュートリノの静止質量が1.1電子ボルト（1.1eV）以下であることを90%の信頼度で把握しています。これまでの上限は2eVでした。
ニュートリノの質量を決定できれば、素粒子の世界を詳細に記述する標準模型に対する科学者の理解が深まる可能性がある。また、標準模型を超えた神秘の領域への道を開く可能性もある。
ニュートリノは、素粒子の中で最も幽霊のような粒子の一つです。毎秒数十億個ものニュートリノが私たちの体を通過していますが、実質的に検出できません。
数十年前、科学者たちはニュートリノが光子のように質量のない粒子である可能性を疑っていました。しかし、2000年代初頭、日本とカナダで行われたノーベル賞受賞実験により、ニュートリノには少なくともわずかな質量が必要であることが示されました。現在の下限は0.02 eVです。
KATRIN は、外見上は幅 30 フィートの飛行船に例えられる分光計容器を備えており、放射性トリチウムから放出される電子ニュートリノ対のエネルギーを測定することで質量を推定します。
ほとんどのペアでは、2つの粒子は18,560 eVのエネルギーを均等に共有します。しかし、まれに電子がほぼすべてのエネルギーを吸収することもあります。アルバート・アインシュタインの質量エネルギー等価性に関する方程式E=mc 2のおかげで、これらの高エネルギー電子は、KATRINの物理学者がニュートリノにどれだけの「失われた質量」を残すべきかを計算するのに役立ちます。
KATRINの最新の研究成果は、先週金曜日に日本で開催された2019年宇宙粒子・地下物理学会議で発表されました。KATRINの科学チームのメンバーは、この研究成果はニュートリノの質量を決定づける重要な一歩であると述べています。
「ニュートリノの質量を知ることで、科学者は宇宙がどのように進化したか、標準モデルを超える物理学は何かといった宇宙論、天体物理学、素粒子物理学の基本的な疑問に答えることができるようになる」と、KATRINの科学者でワシントン大学物理学名誉教授のハミッシュ・ロバートソン氏は本日のニュースリリースで述べた。
例えば、KATRIN のデータは、暗黒物質の謎に対する理論的解答の 1 つであるステライル ニュートリノの存在の証拠を提供できる可能性があります。
KATRIN はドイツのカールスルーエ工科大学の敷地内にあり、世界中の 20 の機関の研究者が参加しています。
「KATRINは基礎研究の輝かしい指標であり、極めて信頼性の高いハイテク機器であるだけでなく、若手研究者に一流のトレーニングを提供する国際協力の原動力でもある」とカールスルーエ工科大学のグイド・ドレクスリン氏とミュンスター大学のクリスティアン・ヴァインハイマー氏の共同スポークスマンは声明で述べた。
ワシントン大学の科学者とエンジニアは、分光計の電子検出システムを構築し、分析ソフトウェアの開発にも協力しました。この取り組みには、ノースカロライナ大学チャペルヒル校、マサチューセッツ工科大学、ローレンス・バークレー国立研究所、ケース・ウェスタン・リザーブ大学、カーネギーメロン大学などの米国の研究機関も参加しています。
米国エネルギー省原子核物理学局は2007年以来、KATRIN実験への米国の参加に資金を提供している。
