【講演会メモ】ニュートリノで地球を観る【GSAサイエンスセミナー】

登壇者である古賀真之准教授の自己紹介

• 筑波で研究
• 学位をとってからはずっとカムランドを研究

カムランドの紹介

カムランドの特徴

• カムランドの深さ(1000m)までいくと宇宙線が減る
• カミオカンデの空洞に設置
• 中心部分に液体シンチレーター
• ニュートリノが入ると光を飛ばす
• 液体シンチレーターは水と比べて百倍くらいの感度

反電子型ニュートリノの反応

連続発光

ニュートリノが生まれる所

• 太陽
• 超新星爆発
• 原子炉
• 地球

※反ニュートリノと低エネルギーに特化

カムランド実験のこれまで

• 原子炉ニュートリノ欠損を観測
• 世界初地球ニュートリノを観測
• 太陽ニュートリノの観測結果が来月
• 今は二重ベータほうかい

地球ニュートリノでネイチャー本誌で表紙に

地球の形成

ビッグバンとインフレーション宇宙

宇宙の誕生から38万年後である、「晴れ上がり」が研究の関心事

WMAP

2013年12月 宇宙の年齢がこれまでより正確に判明

137.72±0.59億年

BICEP2(南極で実験)による原子重力波の痕跡を観測

原子重力波の痕跡を探す

南極、アンデス山脈、宇宙空間などでマイクロ波観測実験が行われている

我々の太陽ができるまで

1. 星間物質の分布の偏りによる集積
2. 超新星爆発
3. 核融合で酸素まで生成
4. 重金属の生成

どうして54億年前の超新星爆の残骸が含まれているといえるのか？

ウラン同位体の半減期を使って計算

マントルの対流によって放射性物質が運ばれる

地球の階層構造

地内部構造は震波の観測でよくわかっている

地球の放射熱

47TW±2

結構な精度で分かっている

ニュートリノで地球観測

透過法

• X線と同じ原理
• ミュー粒子(福島の原発の様子、ピラミッドの隠し通路)
• ニュートリノ(ニュートリノは透過力が高いので、地球の深部の観測に使える)

IceCube実験

カミカンデの実験を南極の氷で行う
ニュートリノが飛んでくる角度を計測する

ハイパーカミオカンデ

LAGUNA LAr実験

ニュートリノで地球を見るとは？

放射線の分布を見る(PETに似てる)

ウラン、トリウムはどこにあるか

地表付近、地殻に運ばれる

ベータ崩壊

最終敵には鉛に行き着く

地球付近にあるか、一様なのかが分かる

原子力発電からでるものを引く

地殻付近にあるかどうかが分かる
それを裏付ける観測データ

もう少し細かい解析結果

各地球モデルとの比較

観測レベルが上がれば、どういうモデルが正しいかわかる

ボレキシーノ実験

カムランドより500m深い

カムランドの追証してくた

地球ニュートリノ観測の将来

各地で大型の実験施設

船や潜水艦に載せた実験施設も
原子力だとノイズがでるので、ディーゼル

何故船に載せることがひつようなのかは、地球上のウラン等の分布が海上の方がマントルの寄与を効率的に調べることができるため

まとめ