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ニュートリノ



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(中性微子)
=物質を構成する最小の単位であり素粒子の1つ。

電気的に中性で、知られている素粒子の中で最も軽い。

宇宙や太陽から大量に降り注いでいる。

原子炉からも出ている。

ほとんどの物質を通り抜ける。


ニュートリノは物質を構成する最も基本的な粒子である素粒子の1グループ。
  • [電子型]
  • [ミュー型]
  • [タウ型]
の3種類がある。
ニュートリノ振動は、ニュートリノの種類が飛行中に変化する現象を指す。





故戸塚洋二・東京大学特別栄誉教授らが実際にこの現象を初めてスーパーカミオカンデで観測し、ニュートリノに夫れまでないとされてきた質量があることを1998年に突き止めた。
ニュートリノの質量は実際に測ってみるまで決まっていない。大・中・小の3種類の質量が混じった状態になっており、測ったときに初めて決まる。
ある種類のニュートリノが飛んでいるうちに別の種類に変化するニュートリノ振動という現象が起きる理由もココにあるとされている。

初めて検出
2010年、高エネルギー加速器研究機構や東京大学宇宙線研究所などは2/25、大強度要旨加速施設「J-PARC」(茨城県)から打ち出した素粒子のニュートリノを、観測装置「スーパーカミオカンデ」(岐阜県)で検出することに成功した。
○2011年10月までに分かったこと

・物質を構成する最小の粒子(素粒子)
・宇宙に満ちあふれている
・質量を持つ

○残るナゾ
・質量の絶対量が不明
・ほかの素粒子と比べて質量が極端に小さい
・粒子と反粒子が同一かもしれない
・光よりも速く進む?


 ニュートリノの発生源 
 これまでわかっている発生源は3つ。
@太陽
  • 中心部の核融合反応で生れている。
  • 太陽と同じ恒星もニュートリノを放出していると、みられる。

A地球
  • 地下深部にある放射性元素が崩壊するときに生み出される。

B超新星爆発
  • 太陽より大きな星が寿命を迎えて起きる。



 粒子と反粒子は同じもの?
東北大学を中心とする国際研究グループが、物質を構成する最小単位の1つ、素粒子ニュートリノに残されたナゾを解明するための新しい観測実験に乗り出した。

ニュートリノと、これと対をなす反ニュートリノがそれぞれあるが、実際には同じものだという有力な説があり、実験で確かめる。
岐阜県飛騨市の地下1000bの鉱山跡に設けた実験装置「カムランド禅」で2011年9月末からデータを取り始めた。装置の心臓部は、希ガスの一種キセノンの同位体キセノン136を溶かし込んだ袋(ミニバルーン)を、電子などが通ると発酵する液体を満たしたタンク内につり下げている。ミニバルーン内で観測したい現象が起こると、タンク内の液体を電子が走って発光する。これを周囲に配置した光センサーでとらえる。
実験で狙うのはキセノン136で極めて稀に起こるとされる「ニュートリノの放出を伴わない二重β崩壊」という現象を観測すること。

一般に原子核では中性子がβ線(電子)と反ニュートリノを1個ずつ放出して陽子に変わる。これが通常のベータ崩壊。
キセノン136などではこのベータ崩壊が2つ同時に起こり(二重ベータ崩壊)、通常は電子と反ニュートリノが2個ずつ外に出てくる。だが、反ニュートリノの1つがニュートリノに変化するウト、もう1つの反ニュートリノと衝突して消滅し電子2個だけが出る。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊だ。
電子やクォークなど素粒子は3種類のニュートリノを含め現在12種類あり、それぞれに反電子(陽電子)、反クォークなどの反粒子が知られている。ニュートリノも粒子と反粒子が別々に観測されているが、同じものではないかという説がある。
これを調べる唯一の手段が、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の観測。


 (ニュートリノ振動)
2013年、高エネルギー加速器研究機構など11カ国でつくる国際共同研究チームは、素粒子ニュートリノが別の種類に変化する現象(ニュートリノ振動)のうち、新たなパターンを突き止めた。
ニュートリノには、電子型、ミュー型、タウ型の3種類があり、飛行中に別の種類に変化する「ニュートリノ振動」と呼ぶ現象が起きる。
研究チームは茨城県東海村の大強度陽子加速器施設(JーPARC)でつくったニュートリノを、295b離れたスーパーカミオカンデに向けて発射した。ミュー型が電子型に変化したと見られる現象が28個見つかった。


 南極で発見
 2018年、千葉大学や広島大学の観測チームは、南極の観測施設「アイスキューブ」で、40億光年離れた巨大なブラックホールから素粒子ニュートリノが来たことを突き止めた。



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