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地球の中身、宇宙線で透視撮影 思いがけないニュートリノの利用方法



 地球を突き抜ける宇宙線「ニュートリノ」を使って地球内部の様子を探る計画を、日米などの国際共同研究チームが進めています。いわば宇宙線による透視撮影で、約1立方キロの南極の氷が「フィルム」に相当しています。

 これまで地震の揺れなどから大まかに推測するしかなかった地球の内部構造が、より詳しくわかるようになると期待されています。

ニュートリノで地球を透視する仕組み


アイスキューブ080112


 ニュートリノと物質との反応の確率は非常に小さく、ほとんどのニュートリノは地球を通り抜けてしまいます。しかしごくまれに、ニュートリノが物質と相互作用(衝突)し、電荷を持ったレプトン(電子、ミュー粒子、タウ粒子)が飛び出してくることがあります。

 この粒子が水分子中を走るとチェレンコフ光を発するので、この光を観測し光の量、方向、エネルギーなどを解析し地球内部の構造を明らかにする、というこです。

 ただ氷の中でこのチェレンコフ光をどのように捉えるのかが腕のみせどころでしょう。超新星爆発からのニュートリノを観測した神岡にあるスーパーカミオカンデは、極めて透明度の高い超超純水を使用しています。

 ちょうどラザフォードがアルファ粒子を使用して、原子中の原子核を発見したように類似しています。アルファ粒子がニュートリノ、原子が地球、原子核が地球内部の核といったことです。

 もっとも相対的な大きさの比はラザフォードの実験とは比較にならないくらい大きいのです。

 ニュートリノで地球内部を直接観測できるとは、ヴォルフガング・パウリサンも思いもよらなかったことでしょう。



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