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サイエンスツアー【1日目】@スーパーカミオカンデ・カムランド

7月29日、サイエンスツアー1日目はスーパーカミオカンデとカムランドを訪問しました。

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以下、参加生徒のレポートです。

 スーパーカミオカンデ・カムランドを訪問して、まず思ったのは学校で話を聞いて想像していた大きさよりもとても大きかったということです。また、何故スーパーカミオカンデやカムランドが地下深くに作られているのか、何故とても大きい施設が必要だったのか分かりました。そして、スーパーカミオカンデやカムランドがあったので、ニュートリノ振動を発見することができ、質量がないとされていたニュートリノに、質量があるということがわかりました。

 スーパーカミオカンデやカムランドで観測されているニュートリノは太陽からや、星の超新星爆発などで地球の全方向から大量に降り注がれていて、1秒間に手のひら程度の大きさのところに数億個のニュートリノが通っているのに、あの大きなスーパーカミオカンデ、カムランドで検出できるニュートリノの数は数個程度ということからニュートリノの観測はとても大変なものだと思いました。そして、スーパーカミオカンデ・カムランドで検出されるニュートリノには、ミューニュートリノと電子ニュートリノがあり、施設に近い方の地球の表面から降り注ぐものと施設に遠い方(地球の裏側)から降り注ぐものとでミューニュートリノと電子ニュートリノの割合が違うことを発見し、そこからニュートリノ振動があるということを発見したということがわかりました。

 またスーパーカミオカンデと、カムランドで検出できるニュートリノの数はどちらの方が多く検出出来るのか、何故スーパーカミオカンデとカムランドで違う方法を用いてニュートリノの観測をしているのかというところに疑問を持ちました。どちらか観測できる数が多い方に統一した方がニュートリノの観測できる数は増えるのではないかと考えたからです。あとは、何故スーパーカミオカンデ・カムランドで同じニュートリノなのに検出できるニュートリノと、検出出来ないニュートリノの違いを知りたいと思いました。

 ニュートリノは軽く細く、なんでも通り抜けてしまうという性質があり、5万tの水分子に衝突し、観測出来るのが1日30個ほどということなので、 見学に行く前、水分子よりももっと細かく、ニュートリノの衝突による影響が出やすい物質があるのではないかと考えていたが、無いから水でやっているのかと考えていた。更に光電子増倍管の繊細さなどもあり、水よりも観測しやすい物質があったとしても水が1番都合が良いのかなと考えていた。

 しかし見学に行った際に教えてくださったことで、カムランドでは油で実験をしていると知り、スーパーカミオカンデの水の量の5万tという多さに対して、カムランドの液体シンチレーターの量は千tと少ないのに、観測出来るニュートリノの数にそれぞれの液体も量ほどの差はなく、それは液体シンチレーターの方が水より低いエネルギーを観測出来るからだという話を聞いて、実際に水以外での実験も、少し違う方法での実験もしていて、液体窒素などといった液体を思い浮かべていたこともあり、油と聞いて「なるほど」と思った。

 更にカムランドの実験をスーパーカミオカンデのようにもっと大きな施設ですることが出来るようになれば、もっと効率よくニュートリノを観測することが出来るようになって、良いと思った。 しかし、液体シンチレーターは水よりも発光量が100倍大きいと知って、これは分子が細かく、ニュートリノの衝突が起こりやすいのか、または単に発光しやすいのかが分からなかったので、また調べようと思った。 ニュートリノに重さがあるとわかった原因が、何かによって証明されたなどでなく、「重さが無いと説明がつかないから」だということを知り、びっくりしたのと同時に、元からわかっていないこともこんな感じで証明出来るんだな、と思った。 ニュートリノについて等の直接的な学びだけでなく、このような間接的な学びもあって、とても有意義だったと思う。