[素粒子物理] ニュートリノ振動

振えて眠れ(わかったようなわかってないような

ニュートリノ振動の証拠が日本人宇宙物理学者の梶田隆章とアメリカ人のアーサー・ブルース・マクドナルドによって発見され、ノーベル物理学賞を受賞しました。これはニュートリノが質量を持つことによって起こる現象ということですが、一体どのようなものなのでしょうか。

時計回りに回っているコマと反時計回りに回っているコマを想像してください。実は量子力学の世界では、人が観測して手に触れるまでは、この時計回りと反時計回りが重ね合わさった、モヤモヤした状態になっているのです。そして人が観測しようと手を触れた瞬間に、ある確率で『あ、時計回りに回ってたんだ』とわかるのです。また手を離した途端にコマは時計・反時計周りが合わさったモヤモヤ状態にもどり、また手を触れた瞬間には、今度もまたある確率で『今回は反時計回りだった』という具合になるのです。実はこれは電子を例にしており、この議論こそ量子コンピュータの原理になっています。

それと同じことがニュートリノでも起こります。人が見ていないときには電子ニュートリノと呼ばれる状態とμニュートリノと呼ばれる状態が重なったモヤモヤ状態、そして観測しようと粒子をキャッチした瞬間に、ある確率で電子ニュートリノ、ある確率でμニュートリノとなるのです。先ほどの電子の例とは異なり、ニュートリノの状態を決定づけるのが質量であるということなのです。

 

前置きが長くなりましたが、詳しいニュートリノ振動その確率計算はpdfをご覧ください。

 

Download (PDF, 84KB)

 

また今回のpdfでは”太陽からくるニュートリノ”と章タイトルをつけています。今後、この太陽ニュートリノについても別記事で語る予定です。ご期待ください。

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