南極に設置された検出器で宇宙ニュートリノの存在が確認

宇宙という大きなパズルに私たちがまだ当てはめる必要があるピースの中で、激しく高エネルギーで起こる出来事に関連したピースが際立っています。とりわけ、ブラックホールや星の爆発を挙げることができます。しかし、確かに宇宙の限界、太陽系の彼方、そして私たちの銀河系からはるか遠くには、遠く離れているのと同じくらい神秘的な現象が隠されています。

これらの出来事についてもっと知るために、**宇宙ニュートリノ**という新しいピースをパズルに追加する必要がありました。本日、南極にあるアイスキューブ検出器の科学者らは、粒子を特定して研究することが非常に難しいため、「ゴースト」とも呼ばれる粒子の存在を確認しました。数年前まで、研究者らはこれらの粒子には質量も電荷もないと信じていたため、粒子が覆われているように見える幽霊のような後光についての疑惑が高まっていました。

「幽霊」粒子

しかし、宇宙ニュートリノの検出における大きな問題は、宇宙ニュートリノに電荷がないことや、これらの粒子の質量が小さいことにあるのではありません。まだ不明ではありますが、質量は水素の約100万分の1である可能性があると考えられています。アトム。宇宙ニュートリノの研究は、これまで宇宙を観察してきた従来の方法を永遠に変えることを意味するため、物理学にとって挑戦でした。ニュートリノは、ブラック ホールや星の爆発などの自然の粒子加速器から発生します。

国立素粒子物理学センターが説明したように、宇宙を研究する私たちの方法は光（光子）と宇宙線に基づいていました。相互作用と検出の容易さで際立っている両方の「情報源」のおかげで、私たちは周囲の世界を理解することができました。しかし、それだけでは十分ではありません。私たちは宇宙とその範囲内にある謎についてもっと知りたいと思っています。これを達成するために、科学は宇宙への新しい窓を開いた非常に豊富な高エネルギー粒子である宇宙ニュートリノに頼らなければなりませんでした。

それらが豊富に存在するからといって、それらが研究しやすい粒子であることを意味するわけではありません。そして、これがIceCube の発見を特別なものにしている理由です。宇宙ニュートリノの相互作用が非常に低いため、その検出は非常に困難でした。 2013 年、南極にあるこのインフラの研究者は、宇宙ニュートリノの最初の証拠を示しました。彼の研究がジャーナル *Physical Review Letters* に掲載されたことで、それらの手がかりが間違っていなかったことを確認できます。

2 年前、IceCube は、宇宙加速器からのニュートリノに相当する非常に高エネルギーの粒子の 28 件のイベントの記録を発表しました。これらの加速器の中で、ウィスコンシン大学マディソン校の科学者たちは、科学にとって謎であると同時にエネルギーに満ちたいくつかの現象に焦点を当てています。ブラック ホール、銀河の高エネルギー核、恒星の爆発などは、宇宙ニュートリノと呼ばれるこの新しい知識の窓のおかげで理解できる出来事のほんの一部です。本日、IceCubeプロジェクトの科学者らは、ニュートリノが他の粒子と相互作用する際にまれに生成される二次粒子である21個の超高エネルギーミューオンの検出を確認した。フランシス・ハルゼン氏が指摘したように、「これは、単一の機器を使用して得られる宇宙ニュートリノの存在の最も近い確認である」。宇宙ニュートリノの発見は宇宙を研究するための新しい窓を開きます

これらの粒子は、複雑な検出に加えて、宇宙を移動する間に変化しない情報を含んでいることが特徴です。宇宙ニュートリノは、私たちが知っている中で最も強力な現象のいくつかで発生した後、ジュネーブのCERNのLHCトンネルで観察されたエネルギーレベルよりも100万倍高いエネルギーレベルまで加速されました。したがって、それらが保存するデータは、この種の天然粒子加速器がどのように機能するかを理解するための鍵となります。

研究をさらに困難にしているのは、IceCube 検出器は毎年 100,000 個を超えるニュートリノを「捕捉」する能力があることです。しかし、誰もが同じように興味を持っているわけではありません。それらの多くは、宇宙線が地球の大気と衝突するときに生成されるミューニュートリノです。これらのニュートリノのうち、南極基地の科学者にとって最も重要なものはわずか 12 個でした。ニュートリノは宇宙の限界で形成され、素粒子物理学の新時代を開くニュートリノだからです。氷の下で始まった時代は、宇宙がどのようなものであるかをもう少し良く示すゴースト粒子の捕捉によって始まりました。