カミオカンデ (KAMIOKANDE)は、ニュートリノを観測するために、岐阜県 神岡鉱山地下1000mに作られた観測装置。
目次
1 概要
2 当初の目的
3 名称の由来
4 関連記事
5 外部リンク
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カミオカンデは、1983年に完成した。現在はスーパーカミオカンデが、あとを引き継いでいる。カミオカンデの跡地には、カムランドが建設された。
カミオカンデは3000トンの超純水を蓄えたタンクと、その壁面に設置した1000本の光電子増倍管からなる。ここで使用された光電子増倍管は研究グループと浜松ホトニクスが新規に共同開発した口径20インチのものである（一般に広く使われるのは口径2インチ型）。
カミオカンデが地下に設けられたのは、ニュートリノ以外の粒子の影響を避けるためである。ニュートリノはものを貫通する能力が高く、他の物質と反応することなく簡単に地球を抜けていってしまう。しかし、まれに他の物質と衝突することがある。
カミオカンデは、このまれに起こる衝突を検出するために、超純水をつかう。カミオカンデの内部には超純水がたたえられており、ニュートリノが水の中の電子に衝突したあとに、高速で移動する電子より放出されるチェレンコフ光を、壁面に備え付けられた光電子増倍管で検出する。
チェレンコフ光を検出した光電子増倍管がわかると、計算によりどの方角からきたニュートリノによる反応かがわかるしくみになっている。このしくみにより、カミオカンデは1987年2月23日、大マゼラン星雲でおきた超新星爆発 (SN 1987A) によって生じたニュートリノを世界で初めて検出することに成功した。この功績により、2002年小柴昌俊東大名誉教授は、ノーベル物理学賞を受賞した。
その後も、太陽ニュートリノやニュートリノ振動の検出、レプトンフレーバーの保存の破れの研究に活躍している。
カミオカンデ建設の当初の目的は、大統一理論の候補の多くが予想する陽子崩壊を観測することであった。中でも最もシンプルで有力であったSU(5)理論が正しければ、少なくとも年に数回の陽子崩壊検出が可能なように、さらには外国でも同様の実験が行われていたが、複数予想される崩壊形式の分岐比も測定可能なように設計された。
予想される崩壊の中で主なものは、陽電子とパイ中間子（π0）への崩壊で、π0はすぐに２つの光子に崩壊し、光子はさらに電子等を散乱したりする。これらの陽電子や電子等の発するチェレンコフ光を観測することにより、陽子崩壊を検出しようとしたのである。
SU(5)理論では陽子の寿命は1030~1032年と予測されていたが、陽子崩壊は観測されず、陽子の寿命は1034年以上であることが分った。これによりSU(5)理論は否定され、大統一理論に修正を迫ることになった。
修正理論でも寿命は長くなるが陽子崩壊が予想されるので、その観測はスーパーカミオカンデに引き継がれているが、2006年現在にいたるまで観測されていない。
KAMIOKANDEという名称はKamioka Nucleon Decay Experiment（神岡核子崩壊実験）の意味もあるが、小柴昌俊博士曰く、本来は別の意味だった。Kamioka Neutrino Detection Experiment（神岡ニュートリノ検出実験）は間違い、あるいは、後から付けられたものである（スーパーカミオカンデは、当初から両方の意味があるとされている）。
外部リンク
⇒神岡宇宙素粒子研究施設
カテゴリ: 素粒子物理学 | 天文学 | 測定 | ニュートリノ
更新日時:2007年9月16日(日)13:17
取得日時:2008/08/27 10:39