クエリ: アイスキューブ・ニュートリノ観測所はいつ完成した?
文章: アイスキューブ・ニュートリノ観測所 完成は2010年12月18日(ニュージーランド時間)[6]。熱水ドリルで南極の氷に深さ2450mの垂直の穴(string)を86本掘削し、それぞれのstringの深さ1450mから2450mの間に60個のDOMが縦に並べられている。86本全てのstringを合わせてarrayと呼び、合わせて86x60=5160個のDOMが氷の奥深くに埋め込まれていることになる。これらのセンサーは深さ方向に1km、上から見て1km2の正六角形の領域に分布しており、全体として1km3もの体積を持つ巨大な検出器を構成している。
文章: アイスキューブ・ニュートリノ観測所 アイスキューブは地球の反対側で発生し、地球を突き抜けてきた大気ニュートリノ(空気シャワー由来のニュートリノ)を観測できる。高感度に検出できるのは"Deep Core strings"で観測できる25GeVまでである。ニュートリノ振動にはθ12、θ23、θ13の3つの振動角があるが、そのうちアイスキューブで測定できるのはθ23である。実験の精度を高めることでニュートリノの質量階層構造(3種のニュートリノの質量の順番)が明らかになるかも知れない。階層構造の決定には2011年時点で唯一測定されていないθ13の測定が必要であり、そのためにはθ13が十分に大きい必要がある。 文章: ニュートリノ 当初よりこの実験結果に対する懐疑的意見があった。小柴昌俊が行ったSN 1987Aの観測では光とほぼ同時(発生源からの距離に比して)に届いたニュートリノしか確認されておらず、整合しない。もしニュートリノがOPERAの実験結果と同じくらいの速度であれば、ニュートリノは超新星からの光学観察時刻の8年前に到着していなければならない。2007年にフェルミ研究所におけるMINOS実験で同様の結果が発表されているが、誤差が大きかったという。発表直後は、ニュートリノではなく未知の性質の発見を表しているかどうか注目されていた。また、日本がスーパーカミオカンデで人工ニュートリノ飛行実験をしていることから、日本の実験結果も注目された。 文章: ブルーノ・ポンテコルボ このアイデアは太陽ニュートリノ探索で再度取り上げられた。理論上、太陽は核融合反応の結果としてニュートリノを生成する。ポンテコルボはこのアイデアについてによるものだとしている。最も一般的な、水素が融合してヘリウムを形成する陽子-陽子連鎖反応で生成されるニュートリノは塩素と相互作用するのに十分なエネルギーを持っていない。しかしながら、それほど一般的ではない、炭素、窒素、酸素を生成するCNOサイクルでは十分なエネルギーのニュートリノが生成される。1960年代後半にレイモンド・デイビスとジョン・バーコールはHomestake実験で太陽ニュートリノを検出し、デイビスはこの功績で2002年にノーベル物理学賞を受賞している。この実験は初めて太陽ニュートリノを検出し数えることに成功したが、検出されたニュートリノの数は予測された数の3分の1から半分であった。これは太陽ニュートリノ問題となった。一時の間、科学者は太陽が燃え尽きているかもしれないという恐ろしい可能性を考えていた。 文章: アイスキューブ・ニュートリノ観測所 暗黒物質(WIMP - weakly interacting massive particles)は太陽の重力に引き寄せられ、太陽の核に集まる。そしてその質量が臨界に達すると自身で崩壊を始め、その崩壊による生成物はニュートリノに崩壊する。そして膨大なニュートリノが太陽の方向から観測されると予想される。 文章: ニュートリノ検出器 2つの水を充填したこのタイプの検出器(カミオカンデとIMB)が超新星SN1987Aからのニュートリノバーストを記録した。科学者は大マゼラン雲内の星の爆発による19個のニュートリノ(超新星爆発によって放出された多量のニュートリノのうち19個のみ)を検出した。カミオカンデ検出器はこの超新星に伴うニュートリノバーストを検出することに成功し、1988年には太陽ニュートリノの生成を直接確認するために利用された。このような水を充填した検出器で最大のものはスーパーカミオカンデである。この検出器は11,000個の光電子増倍管に取り囲まれた50,000トンの純水を使用し、地下1kmに位置している。 文章: ニュートリノ 実験結果からは誤差の範囲内で、生成され観測される(ほぼ)すべてのニュートリノはスピン角運動量の回転方向 (ヘリシティ、 )が左巻き、すべての反ニュートリノが右巻きを持っていることを示す。このことはニュートリノに質量はないとした極限では、双方の粒子に考えうる2つのカイラリティ( )の1つしか観測されていないことを意味する。このようなカイラリティは素粒子相互作用の標準模型での唯一のものである。 文章: サドベリー・ニュートリノ天文台 スーパーカミオカンデはSNOに先立ち1998年という早期にニュートリノ振動の証拠を公表したものの、スーパーカミオカンデの成果は決定的ではなく太陽ニュートリノを明確に取り扱っていなかった。SNOの結果が初めて直接太陽ニュートリノ振動を証明した。これは標準太陽モデルにとって重要なことであった。この実験結果がこの分野に大きな影響を与えたことは、SNOの論文のうち2つが1,500回以上、他の2つが750回以上引用されていることからわかる 。2007年、フランクリン研究所はSNOの責任者のアーサー・マクドナルドにベンジャミン・フランクリン・メダル(物理学)を授与した 。2015年のノーベル物理学賞がニュートリノ振動の発見によりアーサー B.マクドナルドに授与された。 文章: アイスキューブ・ニュートリノ観測所 この間接探査は、スピン依存型の相互作用をする暗黒物質(の候補)を、直接探査よりも高い感度で検知できる。太陽は、(直接検出用の)検出器内の物質(キセノンやゲルマニウム)よりも軽い元素でできているからである。アイスキューブではおよそ全体の1/4にあたる22本のストリングを用い、AMANDAよりも高い感度を実現した[17]。 文章: 太陽ニュートリノ問題 太陽ニュートリノ問題は改良されたニュートリノの特性についての理解によって解決された。素粒子物理学の標準理論によれば、三種類の異なるニュートリノがある。1970年代を通して、ニュートリノは質量がなくその種類は不変であると広く信じられていた。しかしながら、1968年にはブルーノ・ポンテコルボがもしニュートリノが質量を持つなら、その種類を別のものに変化させることができることを示したしたがって、太陽からの「失われた」電子ニュートリノは地球への道のりで他の種類に変化したため、電子ニュートリノしか検出できない Homestake 鉱山や同時代のニュートリノ観測所の検出器では見つけられなかった可能性が残った。 文章: 大型ミリ波望遠鏡 1997年に設置場所がメキシコ中央部プエブラ近郊のシエラネグラ山山頂(標高4600メートル)に決定し、道路や基礎工事が開始された。2006年10月22日にXバンドでのファーストライト及び落成式典を行い、その後鏡面精度の測定や駆動系の試験などがおこなわれている。 文章: アイスキューブ・ニュートリノ観測所 通常、陽子同士の衝突や陽子と光子との衝突ではパイ中間子が発生する。荷電パイ中間子はミュー粒子とミューニュートリノに崩壊し、中性パイ中間子は2つの光子(ガンマ線)に崩壊する。ガンマ線バーストや超新星爆発の残骸などからは、ニュートリノとガンマ線が同時に発射されているかも知れない。 文章: 太陽ニュートリノ問題 2001年になると、太陽ニュートリノ振動の説得力のある証拠がカナダのサドベリー・ニュートリノ天文台 (SNO)によってもたらされた。SNOでは太陽から来るすべての種類のニュートリノを検出し、重水を検出媒体に用いることで電子ニュートリノと他の2つのフレーバーとを区別することができた(ミューとタウのフレーバーは区別できない)。広範囲にわたる統計解析ののち、太陽から届くニュートリノの約35%が電子ニュートリノでその他がミューまたはタウニュートリノであることがわかった。検出されたニュートリノの全数は、以前の太陽内部の核融合反応に基づく原子核物理学の予測と非常によく一致した。 文章: 粒子発見の年表 2000年: タウニュートリノがフェルミ研究所で発見される。ほかのニュートリノとは異なることが証明された[28]。 2003年: X(3872)がKEKB加速器で発見される。2個の中間子が強い相互作用で結合した中間子分子と予想されたものの中では初の発見。 2011年: 反ヘリウム-4がで生成され、計測された. 2011年: がLHCで発見された. 2012年: 2011年末にCERNのLarge Hadron Colliderのを使い、研究者たちはすでにを発見していたのであるが、これのアナウンスがチューリッヒ大学であった。この発見はソレノイドを使った最初の素粒子の発見である[29]。 2012年7月4日: CERNのLarge Hadron Colliderでヒッグス粒子と見られる新粒子を標準偏差4.9で確認。 文章: スーパーカミオカンデ 1996年4月1日0時から後述の破損事故までの時期を Super-Kamiokande I (SK-I) と呼称する。1998年には地球の反対側から飛来する大気ニュートリノの数が少ないことを示し、ニュートリノ振動の確たる証拠を世界に発信した。これにより、スーパーカミオカンデ実験グループはこの年の朝日賞を受賞している。1999年には世界初の長基線ニュートリノ実験K2Kを開始し、大気ニュートリノで発見されたニュートリノ振動の検証に成功した。2001年にはカナダのSNO実験の結果と合わせ、太陽から来るニュートリノも振動していることを発見した。 文章: 太陽ニュートリノ問題 観測されるべきニュートリノがなんらかの原因で観測されていないのでは、という理論的予測はあったが、ニュートリノの観測は困難なため実験的実証が進まなかった。特にニュートリノが質量をもつかどうかはさらに精密かつ厳密な観測が必須だったためである。