Wikipedia

「太陽ニュートリノ問題」の版間の差分

履歴の双方向閲覧
← 古い編集新しい編集 →
削除された内容 追加された内容
ビジュアルウィキテキスト
en:Solar neutrino problem（09:34, 4 May 2014 UTC）の版の冒頭を翻訳し一部を追補
1行目:
'''太陽ニュートリノ問題'''（たいよう～もんだい、{{lang-en-short|''Solar neutrino problem''}} ）は、地球を貫通していく[[ニュートリノ]]の観測数が、[[太陽]]内部の理論的モデルから予測される値と一致しないという問題である。1960年代半ばから続く問題とされてきたが、2002年に解決した。この不一致は素粒子[[標準模型]]を修正したニュートリノ物理の新しい解釈である[[ニュートリノ振動]]により解決された。これは質量をもつ太陽内部で生成されたニュートリノが、伝搬の過程で存在確率が周期的に変化（振動）することにより検出器で同時には捉えられない別の2つの[[フレーバー]]のニュートリノに交換されるためと説明される。
'''太陽ニュートリノ問題'''（たいよう～もんだい、英語：Solar neutrino problem）とは、[[太陽]]から到達する[[ニュートリノ]]が、核融合理論から予測される値よりも小さいという現象。
 
== 概説 ==
太陽の中心核は核融合炉であり、陽子と陽子の連鎖反応により4つの水素原子核（すなわち陽子）をヘリウムに変換する。このとき余剰のエネルギーがガンマ線や放出される素粒子の運動エネルギーとなって放出される。太陽の中心核からは太陽の外層で吸収されることなく地球へやってくる。ところが様々な精密な測定によっても、検出されたニュートリノの数は予測された数の3分の1から2分の1程度だった。この不一致が”太陽ニュートリノ問題”といわれる。
主系列恒星理論によれば、現在の太陽から輻射されるエネルギーが全て[[核融合]]から賄われるとすれば、観測されたニュートリノの値よりも大きくなければならない。しかしながら、[[レイモンド・デイビス]]らの観測によれば、その値が小さいため、太陽の内部で様々な問題が起こっているとされ、研究が進められていた研究課題。▼
 
当初は[[主系列星]]の進化過程理論に問題があると考えられたこともあったが、現在は、[[ニュートリノ]]の世代によって[[質量]]が存在することやこれまで考えられていた核融合よりも複雑な反応が起こっているという研究成果の発表があり、現在の[[太陽]]の主系列理論にあまり影響を与えていない。
 
== 初期の観測 ==
== 提案された解決策 ==▼
1960年代後期、[[レイモンド・デイビス]]や[[:en:John N. Bahcall]]らが、太陽からのニュートリノ線の予測値からの不足を最初に観測した。Homestakes の実験は[[塩素]]を使った検出器で行われたが、その後[[放射化学]]や水の[[チェレンコフ光]]を使った検出器でも確認された。
 
▲主系列恒星理論{{仮リンク|標準太陽モデル|en|Standard solar model}}によればると、現在の太陽から輻射されるエネルギーが全て[[核融合]]から賄われるとすれば、観測されたニュートリノの値よりも大きくなければならない。しかしながらず、[[レイモンド・デイビス]]らの観測によれば、その値理論を含めた検討が小さいため、太陽の内部で様々な問題が起こっているとされ、研究が進められていた研究課題。
 
▲== 提案された解決策 ==
=== 太陽モデルの変更 ===
この矛盾を説明するための初期の試みとして、太陽モデルが間違っている、すなわち太陽内部の[[温度]]や[[圧力]]が信じられているものとは実は異なるではないかとする提案がなされた。例えば、ニュートリノの測定は現在の核融合の量に対するものなので、太陽コアにおける核反応プロセスが一時的に停止したのかもしれないという提案がなされた。熱エネルギーが太陽のコアから表面に移動するには数千年かかるので、プロセスの停止がすぐには明らかにならないのである。
23 ⟶ 27行目:
* ''[[ミューニュートリノ]]''
* ''[[タウニュートリノ]]''
1970年代を通して、ニュートリノは質量がなくその種類は不変であると広く信じられていた。しかしながら、1968年には[[ブルーノ・ポンテコルボ]]がもしニュートリノが質量を持つなら、その種類を別のものに変化させることができることを示した。<ref gourp=note>当初はニュートリノと反ニュートリノの間の交換関係のみの言及だった。</ref>
<ref>{{cite journal
|last1=Gribov |first1=V.
31 ⟶ 35行目:
|volume=28 |issue=7 |pages=493?496
|doi=10.1016/0370-2693(69)90525-5
|bibcode = 1969PhLB...28..493G }}</ref> したがって、「失われた」太陽からの電子ニュートリノは地球への道のりで他の種類に変化しため、それゆえ電子ニュートリノしか検出できない Homestake 鉱山や同時代のニュートリノ観測所の検出器では見つけられなかった電子ニュートリノである可能性があ残った。
 
[[1987年]]、[[超新星]] [[SN 1987A|1987A]]はからのニュートリノが[[カミオカンデ]]と[[IMB]]で検出されたニュートリノの。しかし到着時間に差があったため、これがニュートリノが質量を持つかもしれない兆候とされた。同時に検出されなかったことは、上記のようなニュートリノが他のニュートリノと交換された可能性があり、これは質量を示持つ持たない粒子であれば光速で飛来し同時に検出された。が、<ref>
{{cite journal
|author=W. David Arnett and Jonathan L. Rosner
42 ⟶ 46行目:
|doi=10.1103/PhysRevLett.58.1906
|bibcode=1987PhRvL..58.1906A
}}</ref>しかしながら、検出数が非常にわずかなニュートリノイベントしか検出されていなかであったため、確実性を持って何らかの結論を導くのは困難だった。さらに、<ref group=note>もしカミオカンデと IMB の両方がニュートリノバーストが地球まで伝わるのにどれだけかかったを記録する高精度の時間測定器を持っていたら、ニュートリノが質量を持つか否かをより決定的に確証することができていただろう。もしニュートリノが質量を持たないならば光速で進み、質量を持つなら光速よりもわずかに遅い速度で進むからだ。しかしながら、超新星ニュートリノの検出を意図した検出器ではなかったので、このような用意はされていなかった。</ref>
 
[[ニュートリノ振動]]の最初の強力な証拠が1998年に日本の[[スーパーカミオカンデ]]の共同研究によってもたらされた。<ref>Detecting Massive Neutrinos; August 1999; ''[[Scientific American]]''; by Kearns, Kajita, Totsuka.</ref>ミューニュートリノ（宇宙線によって上層の大気で生成される）がタウニュートリノに変化することと矛盾しない観測結果が得られた。地球を通過して来るニュートリノが検出器の上方から直接やってくるニュートリノに比べて少ないことが証明された。そして、この観測では地球の大気と宇宙線の相互作用からくるミューオンニュートリノのみに着目していた。タウニュートリノはスーパーカミオカンデでは観測されない。
54 ⟶ 58行目:
** [[太陽]]
 
== 脚注釈 ==
<references|group=note />
 
== 参照 ==
{{脚注ヘルプ}}
<references/>
「https://ja.wikipedia.org/wiki/太陽ニュートリノ問題」から取得