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「間違いの原因を知りたくて」がノーベル賞に

ニュートリノ振動でノーベル物理学賞の梶田隆章氏に聞く(第1回)

  • 山口 栄一=京都大学大学院総合生存学館(思修館)教授

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2017年6月19日(月)

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 新著『物理学者の墓を訪ねる ひらめきの秘密を求めて』(日経BP社)で偉大な物理学者たちの足跡をたどった京都大学大学院総合生存学館(思修館)教授の山口栄一氏(イノベーション理論、物性物理学)が、現代の“賢人”たちと日本の科学やイノベーションの行く末を考える本企画。天野浩氏根岸英一氏に続く対談相手は、ニュートリノ振動の発見によって2015年のノーベル物理学賞を受賞した東京大学宇宙線研究所長の梶田隆章氏である。

 梶田氏のチームは岐阜県飛騨市の旧神岡鉱山地下にある観測装置「スーパーカミオカンデ」を使って、質量がゼロと思われていた素粒子ニュートリノに質量があることを発見した。宇宙の成り立ちを説明する「標準理論」に綻びがあることを実験によって示したその成果は、世界に衝撃を与えた。

 ニュートリノの研究で日本は世界の最先端を走り続けている。しかし宇宙の謎に迫る研究が私たちの日々の暮らしに直接、役に立つわけではない。ここには科学や基礎研究の意義という本質的なテーマが横たわっている。

 千葉県柏市にある東大宇宙線研究所で行われた対談の話題は、物理学の常識を覆した発見のプロセスから研究現場の現状、国の科学政策にまで及んだ。その模様を3回にわたり伝える。

(構成は片岡義博=フリー編集者)

予想値と測定値が合わない

山口:偶然ですけれども、私は梶田さんの恩師の小柴昌俊さんと戸塚洋二さんに大変お世話になりました。大学院の修士2年のとき、就職相談室長だった小柴さんに推薦状を書いていただき、当時の電電公社(日本電信電話公社、現NTT)の電気通信研究所に入りました。また、戸塚さんとはJST(科学技術振興機構)の審議会委員として毎月お会いしていました。お二人の後継者である梶田さんにお話を伺えることを大変光栄に思っています。

梶田:私はお二人ほど偉くはありませんが(笑)。

山口:とんでもありません。確かに、小柴さんと戸塚さんが築かれたカミオカンデとスーパーカミオカンデがそれを可能にしましたが、梶田さんこそがまさに誰も知らないことを世界で初めて見つけたわけですから。

 1981年、梶田さんが小柴さんの研究室に入るのは、カミオカンデが1983年に稼働開始する前の激動の時代ですね。博士論文の題名は「反ニュートリノと中間子への核子崩壊の探索」。陽子が崩壊するかどうか、つまり小柴さんの当初のライフワークです。

梶田隆章(かじた・たかあき)
1959年埼玉県生まれ。東京大学宇宙線研究所長。埼玉大学卒。東京大学大学院博士課程修了。同研究所教授などを経て2008年より現職。1999年朝日賞・仁科記念賞、2010年戸塚洋二賞、2012年日本学士院賞を受賞。2015年ニュートリノ振動の発見によりノーベル物理学賞受賞。(写真:栗原克己)

梶田:はい。そもそものカミオカンデの目的です。

山口:ということは博士号を取った1986年ごろは、ニュートリノの神秘性にはまだ関心がなく、陽子に寿命があるかどうかが最大の関心事だった。

梶田:そうです。陽子の崩壊という大変重要なテーマを博士論文でやらせていただけるのは非常にありがたかったです。

山口:そもそもカミオカンデが岐阜県神岡鉱山の地下1000mに造られたのは、宇宙から降り注ぐさまざまな宇宙線を遮蔽するためでした。宇宙からのノイズをなくして、3000トンの水を構成する陽子が崩壊するときに出てくる光(チェレンコフ光)を1000本の光電子増倍管で検出しようとする破天荒な構想です。

 ところが宇宙線の中で、ニュートリノだけは地球をも貫きます。だから、陽子が崩壊するかどうかを検出するに当たって、宇宙からのニュートリノが水の分子とぶつかる際に発生するチェレンコフ光はノイズ以外の何物でもない。でも、梶田さんはあえてノイズの方に着目された。陽子に焦点を当てた博士論文の研究から、ニュートリノに焦点を当てるように研究テーマを転換するまでに、どんなプロセスがあったのでしょうか。

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