激レアなニュートリノの発見
激レアなニュートリノの発見で太陽の秘密が解明 /iStock

  太陽の内側で生じている激レアな亜原子粒子が、イタリア中部の山岳地帯の地下で検出されたそうだ。

 その粒子は「CNOサイクル・ニュートリノ(CNO-produced neutrino)」と呼ばれるもので、太陽から地球まで飛来して、グラン・サッソ山の地下に設置された検出器によってキャッチされたと見られている。

 イタリア国立核物理学研究所のジョアッキーノ・ラヌッチ氏は、これによって「太陽にエネルギーを与えている2つのプロセスが完全に解明されました」とコメントする。
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太陽を燃やす2つの核融合


  太陽が真っ赤に燃えているのは、そこで核融合が起きているからだ。

 その核融合のほとんどは「陽子-陽子連鎖反応」と呼ばれるものだ。これは陽子の運動エネルギーが相互の静電反発力を超えたとき、陽子が融合して水素をヘリウムに変換するプロセスで、太陽のエネルギーの99%がこれによるものだとされている。

 だが、もう1つ、もっと珍しい核融合がある――それが「CNOサイクル」だ。CNOサイクルでは、炭素・窒素・酸素の同位体が触媒として作用し、4つの陽子が核融合を起こす(なお、Cは炭素、Nは窒素、Oは酸素を表す)。

 どちらのプロセスでも、「ニュートリノ」と呼ばれる亜原子粒子が発生する。これはほとんど質量がなく、ほぼ光速で移動する上に、ほとんど何でもすり抜けてしまうために、なかなか検出することができない幻のような粒子だ。

 そして陽子-陽子連鎖反応とCNOサイクルで生み出されるニュートリノは異なる。今回検出されたCNOサイクル・ニュートリノは、CNOサイクルによって生じたものだ。

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低エネルギーの太陽ニュートリノを研究するためのボレクシノ実験 image by: Borexino

世界最大の地下研究所で検出


CNOサイクル・ニュートリノは、世界最大の地下研究所グラン・サッソ国立研究所で実施されている「ボレクシノ(Borexino)」実験によって検出された。

 同研究所は、イタリアのグラン・サッソ山の地下にあり、素粒子物理学の研究で名高い。ここで行われているボレクシノ実験は、低エネルギーの太陽ニュートリノを検出・研究するために立案されたものだ。

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グラン・サッソ国立研究所 image by:TQB1 / wikimedia commons

 重量278トン、大きさ16.9×18メートルのシンチレーター検出器には、蛍光(シンチレーション)する液体が満たされており、液体に含まれている電子にニュートリノが干渉すると発光する。

 その光が明るいほど、エネルギーが高いことを意味しており、CNOサイクル・ニュートリノが干渉した可能性が高くなる。ちなみに、今回検出されたシグナルが、ニュートリノの干渉ではなく、単なるゆらぎによるものである確率は、350万分の1であるとのことだ。

 この発見によって、太陽が燃える核反応の仕組みの理解がさらに進むことだろう。たとえば、豊富に存在する水素と炭素・窒素・酸素の比率などを推測する手がかりとなる。

 この発見は、6月23日に「ニュートリノ2020 バーチャルミーティング」で発表された(7月27日現在、査読待ち)。

References:sciencetimes / phys/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 20:34
  • ID:49EWPU310 #

「太陽を燃やし続けるプロセスが完全解明された」ということは、太陽を燃やし続けるプロセスが完全解明されたということですね 驚きました

2

2. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 20:51
  • ID:4KGlrTmr0 #

はぇ〜すっごい
フランスの人工太陽プロジェクトに影響与えたりするんだろうか?

3

3. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 20:55
  • ID:bWBB8v9I0 #

CNOサイクルってもっと重い星での現象かと思ったら太陽サイズでも観測されるくらいには起こっているのか、興味深い。

4

4. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 21:41
  • ID:JHOqwU1a0 #

日本のカミオカンデもそうだけど、こんな環境で働けたらいいなあ。

5

5. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 21:47
  • ID:iafFZQIj0 #

知識がないので教えてけろ
エネルギーの大きなニュートリノとかってニュートリノの粒子自体が違うの?飛んでくる速度や周波数?が違うの?

6

6. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 22:05
  • ID:RlD9KG7g0 #

グラン・サッソというとどうしてもOPERAの一件を思い出してしまう。
査読結果で論文の正当性が認められると嬉しいね。

7

7. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 22:34
  • ID:I9cTgCu20 #

なるほど分からん

8

8. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 22:34
  • ID:5LbfSjBe0 #

スーパーカミオカンデとの違いを教えて詳しい人

9

9. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 23:16
  • ID:bWBB8v9I0 #

※5
ニュートリノの観測は半ば運が物を言う。
荷電粒子ではない(電荷を持たない)ので、相互作用をしないんですよ。
「燃える」「結合する」と言った事をしない。
じゃあどうやって観測するかというと、観測用の水なり何なりの原子に「コツンと当たる」感触を計測している。
当たる角度とその勢いから「どの方向から、どのくらいエネルギーを帯びているのか」を間接的に知るわけです。
で、それはある程度「どういう現象で発生したニュートリノならどのくらいの勢いを持つ」という事が計算である程度明らかだから出来るわけです。

10

10. 匿名処理班

  • 2020年08月02日 23:18
  • ID:bWBB8v9I0 #

※8
それほど詳しくないですけど、原理的には同じです。
カミオカンデとチューニングが違うので観測出来る範囲が違うと言ったニュアンスでしょうか

11

11. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 00:52
  • ID:F.D6A8US0 #

※1
おぉぉ・・・ん?

12

12. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 03:32
  • ID:l.qtewJr0 #

つまり明日も暑いってことね。よーくわかった!

13

13. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 08:01
  • ID:.5g8Xhb50 #

国際会議のスライドが丸ごと公開されてるのね、リンク先
> First detection of solar neutrinos from CNO cycle with Borexino

14

14. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 08:36
  • ID:lLaf9zDi0 #

地球の地上編はもう探索し終えたと思ってたけどまだまだ発見ありそうだな

15

15.

  • 2020年08月03日 10:32
  • ID:sp.QRfB90 #
16

16. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 11:16
  • ID:nt.fCzOk0 #

イーグル!シャーク!パンサー!

17

17. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 11:33
  • ID:oz67Tzq80 #

昔は、ニュートリノは高速より速いので未来からくる、と言われていたね。
それをネタにした漫画もいくつかあった。
近くで超新星爆発が起こるとニュートリノが光子より先に到達するので、爆発した星には観測上なんの変化もないのにコップの水が発光する、とかね。

18

18. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 12:28
  • ID:mPH8mg1O0 #

4つの陽子が核融合を起こすって表現がよくわからんな
核融合は原子核の現象の名前だから陽子が出てくるなら「4つの陽子を取り込んで核融合を起こす」とかになるんじゃないの?それとも別のはなし?

19

19. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 15:02
  • ID:MIneZ5Qz0 #

※1
進次郎構文

20

20. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 16:46
  • ID:lnZUYlk10 #

※5
ニュートリノは三種類あるけど、各種の核融合反応ではいずれもほとんどすべて電子ニュートリノなので、今回の場合もどちらのサイクルでもできるのは電子ニュートリノで、その速度(したがって運動エネルギー)が違うってことだね

21

21. じょん・すみす

  • 2020年08月03日 17:05
  • ID:O3O7caxj0 #

※3
昔見た本だと太陽の場合、H-HとCNO反応は半々ぐらいだ
とか書いてあったな。

22

22. 匿名処理班

  • 2020年08月03日 18:40
  • ID:vmgq9hRr0 #

髪を噛んでぇ〜〜♡

23

23. 匿名処理班

  • 2020年08月04日 14:29
  • ID:4iJ1vqLU0 #

※17
それってタキオン(tachyon)のことじゃね?
ニュートリノは存在を予言されていた時から光速か、それに極めて近い速度とは言われていたけど、光より早い話はなかったと思うな

24

24. 匿名処理班

  • 2020年10月06日 21:56
  • ID:Mly3kQOh0 #

検出器の構造はカムランドに似てるな

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