物理学コミュのノーベル賞受賞者、梶田さんの業績

梶田隆章さんがノーベル物理学賞を受賞されることが決まっていることはご存知のとおりです。２日後の１１日に授賞式が行われる予定で、現在梶田さんはストックホルムに滞在しておられます。梶田さんがお書きになった本に、『ニュートリノで探る宇宙と素粒子』というのがあることがわかりました。どなたかお読みになった方はいらっしゃいますか。感想を聞かせていただければ幸いです。

コメント(15)

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[1] mixiユーザー 12月31日 10:19

この年末、なんとか読み終わりました。まずこの本の目次をご覧にいれます。

【目次】

はじめに

ニュートリノがなければ私たちも存在しない/幽霊のような粒子/ニュートリノは情報屋/本書の構成

第１章　ミクロの世界に分け入る
電気と磁気の統一/光はどうして伝わるのか/原子はなぜ安定なのか/量子の登場/ミクロの世界の奇妙な原理

第２章　素粒子の三つの世代
ニュートリノが必要になったわけ/ライネスとコーワンの実験/四つの力/増え続けた「素」粒子/陽子の内側が見えた―「クォーク」の発見/究極の素粒子―クォークとレプトン/加速器実験で見つかった第２世代ニュートリノ/２世代だけではない―小林・益川の予言

第３章　宇宙線とニュートリノ
宇宙線の発見/宇宙線はどこから来るのか/宇宙線はニュートリノをつくる/初期の観測―インドと南アフリカでの地下実験/陽子の寿命は？/カミオカンデの最初の目的/ニュートリノは邪魔者

第４章　太陽で作られるニュートリノ
太陽のエネルギー源/レイモンド・デーヴィスの観測―「太陽ニュートリノ問題」/カミオカンデをつくる/太陽ニュートリノも調べよう―カミオカンデの改造/やはり少なかった太陽ニュートリノ

第５章　超新星爆発とニュートリノ
重い星の最後の姿/超新星爆発はどこまで分かっている？/ニュートリノの役割/超新星１９８７Ａ/すぐに確認された観測結果

第６章　ニュートリノ質量の発見
牧二郎、中川昌美、坂田唱一が考えたこと/３番目のニュートリノ/τニュートリノを捕まえる/「重ね合わせ」という状態/姿を変えるニュートリノ/ニュートリノの「混合」とクォークの「混合」/μニュートリノが足りない―大気ニュートリノも不足していた/科学に幸運はつきもの/次のステップ/カミオカンデは小さすぎた/スーパーカミオカンデ―太陽ニュートリノ天文台/１９８９年６月、高山/すごく大きな混合角/振動の起こる距離/スーパーカミオカンデの事故/世界に先駆けたＫ２Ｋ実験/本当に「振動」している―ＭＩＮＯＳ実験の成果/ヨーロッパでの実験

第７章　宇宙生成の謎に迫る
宇宙線を加速する天体/ニュートリノで調べる宇宙線の起源/１立方キロメートルの水槽/南極で始まった実験

第８章　太陽ニュートリノ問題の解決
ニュートリノ振動理論の革命/物質中でのニュートリノのふるまい/「ｐｐ太陽ニュートリノ」を観測する/ガリウムを使った実験/ＳＮＯ―重水を使った実験/スーパーカミオカンデの貢献/カムランド―原子炉とニュートリノ振動/「美しい」理論が導いた意外な結果/太陽ニュートリノ実験のその後

第９章　地球ニュートリノの観測
地球の熱/地球内部の聴診器/カムランドの観測

第１０章　ニュートリノと素粒子と宇宙
小さなニュートリノ質量の大きな意味/シーソー機構と大統一理論/ダークマターとニュートリノ

第１１章　これからのニュートリノ研究
第３のニュートリノ振動/「出現現象」の検出―Ｔ２Ｋ実験/原子炉を使った三つの実験/ニュートリノとクォークの混合角/物質でできた宇宙の謎/ニュートリノと物質優勢の宇宙/ニュートリノは特別な素粒子か？/次世代のニュートリノ振動実験へ

あとがき

索引

[2] mixiユーザー 12月31日 10:26

この本の構成で、今回ノーベル賞の受賞対象となった業績の核心部分は、第６章に述べられています。第１章から第５章までは、今回ノーベル賞の受賞対象となった業績が生まれるまでの歴史的経緯が説明されています。第１章から第５章までは、現代素粒子物理学の概略史として読むことができます。

第６章は、章のページ数も多く、私は大学の物理学科卒業ではないので、私にとってわかりにくいところもあります。しかしこれは、一般的な読者を想定して書かれているため、複雑で高度な部分はかなり端折っているためでしょう。

第７章から第１１章までは、今回のノーベル賞の受賞対象となった業績を踏まえ、今後のニュートリノ研究がどう展開されていくか、その展望を解説しています。

[3] mixiユーザー 12月31日 11:09

本書の第６章の解説が、今回ノーベル賞の受賞対象となった業績の核心部分ですが、その解説は、複雑で高度な部分をかなり端折っているため、かえってわかりにくくなっている側面があることは否めません。特に、「ニュートリノが姿を変える（振動している）→ニュートリノの時間は進んでいる→ニュートリノは光よりゆっくり飛行している→ニュートリノには重さがある」というロジックが私にはよくわかりません。特に、最後の段の「ニュートリノは光よりゆっくり飛行している→ニュートリノには重さがある」というロジックがわかりません。

もしニュートリノの飛行が光の速度に匹敵しているとしますと、質量のあるものは光の速度では飛行できませんから、「ニュートリノには質量がない」という結論が得られます。しかし、逆に「ニュートリノは光よりゆっくり飛行しているから、ニュートリノには質量がある」という結論になるのでしょうか。「質量のないものが光よりもゆっくり飛行する場合はありえない」、という命題は真なのでしょうか。どうもこのあたりがわかりません。

例えば音波です。音波には質量はないと考えられないでしょうか。もちろん、音波は、例えば空気中とか水中とか、質量を持った媒質中を伝播します。しかし音波そのものには質量はないのではないでしょうか。そして音速は、光速よりははるかに遅いです。

このニュートリノがどのように質量をもっているのか、ニュートリノが質量を持つメカニズムについて説明しているサイトに「ハイパーカミオカンデ」のホームページがあります（下記アドレス）。

http://www.hyper-k.org/neutrino.html

まずニュートリノ振動とは、ニュートリノという粒子自体がブルブル震えて振動するという意味ではないようです。ニュートリノにはその「フレーバー」による分類から、「電子ニュートリノ」、「ミューニュートリノ」、「タウニュートリノ」の３種類に分類されます。しかし一方、ニュートリノは「質量」という分類で分けることもできるようです。

すなわち、m1, m2, m3という３つの異なる質量を持つ、ニュートリノ1、ニュートリノ2, ニュートリノ3の３種類の分類だ。ただし、、「電子ニュートリノ」、「ミューニュートリノ」、「タウニュートリノ」の３種類が、ニュートリノ1、ニュートリノ2, ニュートリノ3の３種類にそれぞれ対応しているということではなく、この２つの分類方法が相互にマトリックス的に対応しているようです（写真左）。

ニュートリノは、「粒子」であると同時に「波」としての性質を持ちます。そのため、それぞれ異なる質量の固有状態を持つニュートリノ1、ニュートリノ2, ニュートリノ3は、それぞれ異なる振動数を持つ波として空間を伝搬すると観念されているようです。ニュートリノのフレーバーは、質量の固有状態の波の重ね合わせとなり、ニュートリノが空間を飛ぶ間に質量の波の混合比が変化し、フレーバーの種類が移り変わると説明されています（写真右）。

例えば、ミュー型とタウ型との間でフレーバーが入れ替わったり、ミュー型と電子型との間でフレーバーが入れ替わったり、タウ型と電子型との間でフレーバーが入れ替わったりする。この入れ替わりの現象をニュートリノ振動というようです。

「ニュートリノが姿を変える（振動している）→ニュートリノの時間は進んでいる→ニュートリノは光よりゆっくり飛行している→ニュートリノには重さがある」というロジックは、上記のようなニュートリノが質量を持つメカニズムを導入すると、説明できるということなのかなと現時点では理解しています。

[4] mixiユーザー 12月31日 11:15

今、必死に読んでいます。皆様、初心者
ですがよろしくお願いいたします。

[5] mixiユーザー 12月31日 11:21

>>[4]

仲間を発見できてうれしいです。よろしくお願いします

[6] mixiユーザー 12月31日 11:34

>>[5]

とにかく、難しい（笑）
でも、楽しい!(^^)!

[7] mixiユーザー 12月31日 14:09

>>[3]

まずは、物理の基礎から教えてください。ブラックホ
ールと考えられる。惑星がもしかしたら、存在するっ
て、報道されていましたが、

重力が光をもおさえるって、考えもしないのですが、
ブラックホールって、どんなイメージなんですか。
それから、ブラックホール

があるって証明できるもんなんですか。

　タイムマシンって物理的には、人類は、無理ですが

、光より早い速度で、地球を脱出した時、その地球
を見ると過去が見えるって、理論的には、解るので
すが、それって、科学的検知で、

証明されているんですか。

[8] mixiユーザー 12月31日 15:21

>>[7]

いや、私は物理学が専攻ではないので、ご容赦下さい

このトピックは、梶田さんの著書『ニュートリノで探る宇宙と素粒子』について語ることを目的としたトピです。この本にはブラックホールのことは全然言及していないし、梶田さんのノーベル物理学賞の受賞理由となった業績とブラックホールとは関係ないと思われます。

もしブラックホールについてお知りになりたいのでしたら、別のトピックや別のコミュニティをあたってみてくれますか。

[9] mixiユーザー 12月31日 15:31

>>[8]

ごめんなさい。にたようなコミュニティが多くて

、知人にあたってみます。(*^_^*)

[10] mixiユーザー 12月31日 15:34

ブラックホールについてのトピックを発見しました（↓）。いっちゃんさんがお知りになりたいことが書かれているかどうかは分かりませんが、コミュニティのメンバーさんに尋ねてみてはいかがでしょうか。

http://mixi.jp/view_bbs.pl?comm_id=18107&id=65879149

[11] mixiユーザー 01月02日 15:53

新年のサイエンスゼロに梶田さんご出演されてましたね。
分かりやすい解説がありました。
入門者用レベルですので、視聴者層限られるようです。
再放送情報も、お見逃しなく。

[12] mixiユーザー 01月02日 17:01

新年の『サイエンスゼロ』の再放送、おしまいの１０分弱だけ見ることができました。年末のこれの本放送は全部見たのですが、そのとき私の理解のフィルターを通り過ぎてしまった事項に重要な解説がふくまれていたようです。

たった今見たおしまいの１０分弱の説明を見ると、ニュートリノが質量を持つことについて、「ニュートリノは光よりゆっくり飛行しているから、ニュートリノには質量がある」というロジックは採用していませんでした。

そうではなく、[３]番の右の図に示すように、ニュートリノが発している波の波長は違う種類のものがある。この波長の違いは、質量の違いに起因している。もしニュートリノに質量がなかったら、ニュートリノの波長は一定になり、従ってうなりなどは生じない。「ニュートリノの構成素子に質量が違う物がある」→「違う質量素子ごとに波長が異なる」→「異なる波長の波が重なると波にうなりが生じる」→「うなりの位相ごとにニュートリノが姿を変える（振動する）」というロジックになっているようです。

ここから「ニュートリノは振動している」→「ニュートリノには質量がある」という結論になっているようです。

[14] mixiユーザー 02月12日 18:02

ほぼ一ヶ月差!もう少し工期を縮めていたら、日本が勝っていたかもしれないのにぃ。。。。

＜重力波初観測＞「ＫＡＧＲＡ」に期待　梶田さんが記者会見
毎日新聞
写真重力波初観測を受け、感想を述べる梶田隆章・東大宇宙線研究所長（左）＝千葉県柏市の同研究所で２０１６年２月１２日午前９時１３分、猪飼健史撮影
重力波初観測を受け、感想を述べる梶田隆章・東大宇宙線研究所長（左）＝千葉県柏市の同研究所で２０１６年２月１２日午前９時１３分、猪飼健史撮影

　日本で重力波の直接観測に挑んでいるノーベル物理学賞受賞者の梶田隆章・東京大宇宙線研究所長は１２日朝、急きょ記者会見を開いた。報道陣から「悔しさはないか」「重力波の初観測によるノーベル賞の受賞は難しくなったのか」といった質問が相次いだが、梶田さんは「重力波を使った、新しい天文学をできることが分かったのがものすごくうれしい」と笑顔で語った。

　同研究所などのチームは岐阜県飛騨市の神岡鉱山跡に大型低温重力波望遠鏡「ＫＡＧＲＡ（かぐら）」を建設中。来月１５日から試運転する直前の今回の発表だった。

　ＫＡＧＲＡは地下に建設され、雑音が少なく感度が高いのが特長。それだけに「本格稼働していればＫＡＧＲＡでも観測できたのか」という質問に、梶田所長は「そうなんでしょうね。（観測できれば）もっと目の覚めるような信号を受けられる。日本の研究グループとしても最大限に頑張った」と悔しさもにじませた。

　ＫＡＧＲＡはニュートリノ観測装置「スーパーカミオカンデ」に隣接しているため、重力波とニュートリノとの同時観測などが期待できるという。三代木（みよき）伸二・東大准教授は「先を越されたのは残念だ。だが、重力波の検出は世界中で一回もなく、本当にあるのかと手探りの状態で研究を進めてきたのが苦しかった。今回初めて検出され、方向性は正しいのだとほっとする気持ちの方が大きい」と話した。

　また、ＫＡＧＲＡで試運転の準備を進めていた同研究所の都丸（とまる）隆行客員准教授は「これから宇宙の新発見のチャンスが広がっていく」と期待に胸を膨らませた。【斎藤広子、宮田正和】