宇宙線研究所の今を伝える

ICRR NEWS
Explore Universe and Elementary Particles with Multi-Messengers.

No.

108
2020

SUMMER

Super-Kamiokande で測定された電子型の反ニュートリノ [P8 より ]

ICRR NEWSNo.108 2020 SUMMER

Contents

Features01

重力波グループ 学⽣ + α オンライン座談会「研究に没頭できる今が楽しい」～大型低温重力波望遠鏡 KAGRA の現場～

08

Press Release 2020.4.16

ニュートリノの「CP 位相角」を大きく制限～粒子と反粒子の振る舞いの違いの検証に大きく前進する
成果をネイチャー誌で発表～
10

Press Release 2020.6.17

11

Press Release 2020.6.23

暗黒物質直接探索実験 XENON1T
電子散乱事象の超過を観測
陽子衝突からの左右非対称なπ中間子生成～粒子生成の起源に迫る新たな発見～

Reports

12

夏の合同一般講演会をオンライン開催「未知への挑戦〜極限宇宙と新しい物理」
Topics14

GRB 観測データで一般相対論を精密検証 MAGIC コラボレーション
CTA 1 号機 かに星雲パルサーからのガンマ線を観測
宇宙線研・大学院進学のための交流会を開催
日本科学未来館が SK 展示をリニューアル公開
東京大学と KEK、HK 計画の推進に関する覚書を締結
鈴木洋一郎元所長が岐阜県各界功労者表彰を受賞
富山大学と宇宙線研、重力波研究推進の覚書を締結
宇宙線研究所要覧 2020 を刊行

16

人事異動

Information

テレビ会議で行われた座談会

Features

重力波グループ 学⽣ + α オンライン座談会「研究に没頭できる今が楽しい」～大型低温重力波望遠鏡 KAGRA の現場～
2010 年の建設開始から 10 年近い歳月を経て、いよいよ本格的な重力波の観測運転を開始した大型低温重力波望遠鏡「KAGRA」。観測拠点の宇宙線研究所附属・重力波観測研究施設と KAGRA がある岐阜県飛騨市神岡町には、50 人を超える研究者・技術者が集まり、LIGO、Virgo との共同観測に向けた調整、感度向上のための改良が続けられています。その中で、研究者の卵である修士・博士の大学院⽣たちが、すでに大きな役割を担っているのをご存知でしょうか。新型コロナウイルス感染症拡大の影響を受け、活動に制限を受ける中でも日々、努力を続ける 5 人の学⽣たちに呼びかけ、
オンラインによる座談会を開催しました。学⽣たちの活躍の様子から、神岡での研究や KAGRA プロジェクトの魅力に迫ります。
( 聞き手 : 宇宙線研究所広報室 中村 牧⽣ )1Features

YAMADA山田

Discussion
Members

Tomohiro

LEE

智宏

博士課程 3 年

M I Y O

三代
NISHIMOTO Takumi

西本巧Eunsub李 殷燮

修士課程 2 年

K o s e k i

浩世希

特任研究員

TANAKA田中

修士課程 2 年

特任研究員・三代浩世希さん
重力波との出会いはスプリングスクール

K e n t a健太

博士課程 1 年たばかりで、KAGRA の全長 3km の X アームの中央付近に、全長 1500m の地物干渉計をインストールし、これを使って KAGRA の地面振動をキャンセルする仕組みを研――最初に 3 月末に博士の学位を取得したばかりの三代究テーマにして博士の学位を得ました。ここまで高感度のさんにうかがいます。重力波を志した理由について聞かせ

地物干渉計は LIGO や Virgo にもなく、地球物理でも何てください。

か面白い発見につながるのではと期待しています。

◆三代さん

私は学部時代、立命館大学にいたのですが、指導教官はかつて宇宙線研にいた森正樹先生で、明野観測所のチェレンコフ望遠鏡などを見せてもらい、宇宙線

地物干渉計と地面振動をテーマに博士号研のことを知りました。3 年の時には、宇宙線研が主催す――神岡での生活はいかがでしょうか。

る宇宙・素粒子スプリングスクールに参加し、川村静児◆三代さん

先生 ( 現・名古屋大 ) の重力波グループに所属したことがりですね。現場では学生のうちからいろいろな仕事を任せきっかけで、重力波に魅力を感じました。そんな経緯もてもらえ、とても充実しています。田舎は退屈で嫌だとあり、大学院では宇宙線研重力波グループの大橋研に所いう方もいますが、夏は登山や渓流釣り、冬はスノーボー

属しましたが、もともと都会ではなく、田舎でのんびり、ドができますし、私のようなアウトドア好きには最高です

世界最先端の研究をしたいと考えていたので、神岡で研究ね。

できる今がとても楽しいです。
――いつから、そしてどんな研究を神岡でしてきたのです
か。
◆三代さん

修士課程 1 年の夏から通い始め、2 年の春からはずっと神岡町の一軒家を借りて住んでいます。研究は、宇宙線研究所と地震研究所が共同で開発し、KAGRAの X アームに設置した地物干渉計 (GIF: レーザーひずみ計、写真右 ) に関するものです。KAGRA は地下にあるので、地表面の振動が低減されますが、地殻変動からは逃げられないので、それを正確に測定し、KAGRA が観測した信号から差し引くための装置です。私が神岡に関わった 2015 年にはトンネルが完成し、真空ダクトも完成し

2

ほぼ研究しかすることがないので、思った通重力波グループ 学⽣ + α オンライン座談会

Features

学生がプロジェクトに大きく貢献
博士課程 3 年・山田智宏さん
学生の意見でも、よければすぐに反映――次は博士課程 3 年の山田さんです。どんなきっかけで重力波の世界に入ったのですか。
◆山田さん

私は漠然と宇宙の研究をしたいと考えていたのですが、千葉大学３年のときに参加した宇宙・素粒子ス
プリングスクールでも重力波グループに所属し、当時はまえていましたが、新型コロナウイルス感染症の問題でなか
なか首都圏からの出張が難しくなっており、現在は、つくば市の高エネルギー加速器研究機構 (KEK) を拠点に、ヒートリンク防振装置の極低温での性能評価試験をしています。

博士課程 1 年・田中健太さん
修士課程の学生にもできることは多い

だ誰も観測できていなかった重力波を観測してみようと考――博士課程に進学したばかりの田中さんにうかがいま

え、宇宙線研の大学院に進学すること決めました。

す。田中さんはどんなきっかけで KAGRA に関わるようになったのでしょうか。

――KAGRA での研究内容について教えてください。

◆田中さん

◆山田さん

私の研究は、KAGRA の鏡を極低温まで冷や

然と宇宙の研究がしたいと考えていました。3 回生のとき、すヒートリンクに防振装置を導入する提案と、これを実装

LIGO が人類史上初めて重力波を観測したというニュースすることによる振動減少の評価についてです。KAGRA でを聞き、しかも「これからがスタートだ」というコメント

は、宇宙から到来する重力波の小さな信号を捉えるため、を聞き、これは面白いかも知れないと思ったのが、宇宙線

地面の揺れや、鏡内部の熱雑音を極限まで抑える設計です。

研に進学することになったきっかけです。

私は大阪市立大学にいたのですが、やはり漠

地面の揺れは多段の振り子を利用して鏡自体を吊ることで防振し、振り子の共振はダンピング制御で抑えているので―― 田 中 さ ん はすが、鏡を冷やすためのヒートリンクが、せっかくキャン

修士課程 1 年のセルしたはずの揺れを伝えてしまうという課題がありまし

初夏から富山にた。

長期出張してい

そこで、このままでは装置の感度が上がらない、ヒート

るそうですね。

リンク経由の振動を抑えるための防振システムを取り付け◆田中さんるべきだ、と提案する修士論文を書きました。博士課程でい。 富 山 市 側 には装置を製作して、KAGRA のメインのサファイア鏡の冷自 動 車 で 40 分却システムに組み込み、KAGRA の感度への影響を評価しほどの場所にあています。若い学生の意見でも、よければすぐに認められ、るロコモーショ

プロジェクトに反映してくれるところが、KAGRA の研究

ンという借り上の醍醐味ですね。

げのマンション

ヒートリンクからの振動抑える防振装置

はに 滞 在 し、 坑 内で大きな作業のある日は午前 8――山田さんは神岡に常駐しているのですか。

時に起きて 9 時

◆山田さん

これまでは長期出張ベースで、滞在する時は前に出勤し、夕方 5 時前に出てきて、解析棟で仕事をする自動車で 15 分ほどの YUKI ハウスという研究者の寮を利という毎日です。現在は坑内の作業がないので朝は少し自用していました。博士課程 3 年から現地に滞在しようと考由ですが、夜はとても静かということもあり、遅くまで研究に没頭することもあります。

干渉計全体の高感度制御に取り組む――研究内容についても教えてください。
◆田中さん

修士論文は、3km の共振器から透過してくるレーザー光から共振器を構成する二つの鏡の角度を検出し、それらを制御する研究でしたが、博士課程では、

3

Features
KAGRA の干渉計全体を、重力波に対する感度を現状より真っ直ぐ進んでしまうので、少し傾けなければなりません。

も数十倍大きくする構成で制御するための研究をしていま鏡を吊す機構の上部の支点から重り ( マス ) の位置を動かす。同級生の二人は修士課程を終え、就職しましたが、私すことで鏡に傾きをつけるのがムービングマスの役割なのは最初から研究の道に進むと決めていましたので、迷いはで、これがないとレーザー光を 3 キロ先から戻せなくなありませんでした。KAGRA は修士課程の学生にもできる

り KAGRA がレーザー干渉計として動作しなくなる、かことがたくさんあり、修士課程だけでも神岡で研究できれなり重要な装置なんです。

ば、またとない経験ができると思います。

修士課程 2 年・西本巧さん
先輩からの助言で研究を進める◆西本さん

山田さん、補足して頂いて、ありがとうございます。ムービングマスは極低温まで冷やすサファイア鏡を収納するクライオスタット ( 低温真空容器 ) の中にあり、冷やしても精度高く機能する必要があります。私は都丸隆――修士課程 2 年の西本さんはいかがでしょうか。現在

行教授（国立天文台）らとともに新機構のムービングマスの状況について説明してください。

の開発に取り組み、現在 KEK でその試作機の評価と改善点の洗い出しを行なっています。神岡には行かれないのですが、いつも一緒にいる先輩の山田さんのお世話になりな
がら、修士論文のための研究を進めています。

修士課程 2 年・李 殷燮さん
早く KAGRA の信号解析で貢献したい――修士課程 2 年の李さんは、同じ重力波グループでも、研究の拠点は神岡ではなく、柏キャンパスですね。
◆李さん

私はもともと東大理学部で素粒子理論をやっていたのですが、何か応用的なこと、ビックサイエンスのプ
ロジェクトに関わりたくなり、宇宙線研究所などがホスト役をしている KAGRA を選びました。修士 2 年生の現在は、
柏キャンパスの田越秀行先生の研究室で、重力波の信号の新しい解析方法について研究しています。

柏キャンパスで信号の解析に取り組む――KAGRA で観測された信号の解析チームは、柏キャン◆西本さん

私はもともと大阪大学理学部に籍を置いていパスが拠点なのですね。

ましたが、知り合いの勧めと、重力波への興味から宇宙線◆李さん

研究所の梶田先生の元へと進学しました。今年に入ってか

柏キャンパスにあるメインストレージサーバーに送り込まら 1 カ月間、神岡での生活を経験しました。2 年目は神岡

れ、アーカイブされます。我々はそこにアクセスしてデー滞在の予定だったのですが、コロナの問題もあり、現在はタを得て解析し、重力波を探します。2 月末に KAGRAKEK で研究を進めています。私の研究テーマは、鏡の傾の連続観測運転が始まり、その観測データも解析していまきを調整する装置でムービングマスというのがあるのです

すが、こちらではまだ重力波が観測されていないこともが、その試作機の評価を行うことです。

あり、LIGO、Virgo で検出された重力波の信号を解析し、神岡の KAGRA で観測された信号データは、

重力波のパラメータなどを評価する研究を進めています。

鏡の傾き決めるムービングマス試作機を評価◆山田さん

ムービングマスについて私から少し補足します。巨大なレーザー干渉計が設置されている KAGRA のトンネルは、湧き出てくる大量の地下水を排水するため少し傾きがあります。1/300 位です。3 キロで 10 メートル
高低差があるので結構な傾きなのですが、レーザー光は4

重力波グループ 学⽣ + α オンライン座談会

世界をリードする KAGRA
最先端はすぐそこに――KAGRA の現場に行かれたことはありますか。
◆李さん

昨年 12 月に、実験コラボレータとして試験運転中のシフトを取り、一週間ほど滞在しました。今後も年に 2、3 回は行く機会があると思います。私は実験も好き
ですが、データ解析の方に魅力をより感じています。デー
タ解析は場所を問わずにできるので、まもなく世界中の研究者が ICRR のサーバーに接続し、同じデータを使って解析するようになるでしょう。早く KAGRA のデータで重力波の信号解析でプロジェクトに貢献したいですね。

◆三代さん

Features私 の 場 合 は 地 物 干 渉 計 で し た が、

KAGRA には LIGO、Virgo にはない装置がたくさんあり、必ずコアな部分で研究テーマを選ばせてくれます。だから、独自性のある研究ができるのは間違いないですね。もちろん、その分、大変なこともあります。多くのグループの研究者たちとコミュニケーションを取る必要がありますし、KAGRA プロジェクト全体のスケ
ジュールにも合わせ、自分の研究を進めていく必要もあります。しかし、これほど大きなプロジェクトの初期を経験できる機会は少ないし、後悔はしないと思います。

学部生、高校生に向けた先輩たちのアドバイスは ?
――学部生や高校生におすすめの本やアドバイスがあった

KAGRA 研究に参加してわかったこと、
よかったこと、面白かったこと――KAGRA の研究に参加してみて、わかったこと、よかったことは何でしょうか。
◆山田さん

学部の授業が超大切ということですね。私は学部の授業を疎かにしてきたと自覚しているのですが、物理数学で出てくる方程式など、「どうせ使わないだろう」とその時は思ってやり過ごしていました。ところが、実際に実験の現場に出てみると、関数式や積分などが嘘のように出てくるんです。学部 1、2 年の頃やった授業をしっか
り受けておけばよかったと後悔しました。
KAGRA は国際プロジェクトという側面ももっており、海外での研究経験を積むことができたのも良い経験となりました。私はローマ大学に 2 ヶ月ほど滞在し、サファイア
部品の高性能化に関する研究をしてきました。この部品は、
KAGRA でもっとも重要なサファイア鏡を懸架するシステ
ムの一部であり、この性能が KAGRA の感度すなわちどのくらい遠くの宇宙を見られるかを決めると言っても過言ではありません。極低温は次世代の大型重力波干渉計では必須となる技術であり、その点において KAGRA は世界をリードしています。重力波グループで世界最先端の研究に関われていることをとても幸運に思っています。

らお願いします。
◆三代さん

私は学部の学生時代、全国の物理を専攻する

大学生向けの夏合宿、KEK のサマーチャレンジに参加し、多くの友人と知り合い、進路についてもたくさんの情報を得ることができました。そのおかげで、宇宙線研究所が大学 3 年生向けに開催している、宇宙・素粒子スプリングス
クールの存在を知り、参加することができ、重力波の面白さを知ることができたのだと思います。本などを読むのも良いですが、先輩や同世代の仲間と知り合い、視野を広げる努力をしてみるというのが、学部の時には大切なのかも、と今にして思います。

興味ある学生はメールなどでコンタクトを◆山田さん

そうですね。私たち学生や、現場の研究者の人たちも、自分たちの研究について、もっと知ってもらいたいという気持ちが常にあります。高校生や大学生の方でも、KAGRA でどんな研究をしているのか興味があり、知りたいと思ったら、アポイントを取った上で訪ねて来てく
れれば、みんな親切に説明してくれると思いますよ。直接話を聞いてくれれば、視野を大きく広げることに貢献できると思います。
――そうですね。新型コロナウイルス感染症の拡大防止の問題もあって、今すぐに直接訪ねるというのは難しいかも知れませんが、リモートであれば可能ですね。喜んで広報室が窓口になりましょう。

窓口は以下の通りです。
宇宙線研究所広報室
mail: icrr-pr@icrr.u-tokyo.ac.jp

5Features

る
え
ら
と
を
波

原子 1 個分 ( 約 1 千万分の 1mm) 伸び縮みする程度の大きさです。KAGRA は、一辺 3km の L 字型の腕の両端に置いた鏡の間でレーザー光を往復させ、腕の長さのほんの小さな変化をレーザー干渉という技術でとらえます。
KAGRA は地面振動を小さくするため、地下トンネルに設置され、レーザー光を反射する鏡は、振り子のような防震装置に取り付けられています。さらに、鏡の熱振動による雑音を抑えるため、クライオスタット ( 低温真空容器 )の中で、マイナス 253°C まで冷やされます。レーザー光
が空気で散乱するのを防ぐため、装置全体は真空槽の中に入れられています。その他にも、感度を高める様々な工夫が取り入れられています。

重力波とは、
宇宙空間を伝わ る「 時 空 のさざなみ」のことで、アインシュ
タインが 1916 年に予測しました。質量のある物が運動すると必ず発⽣しますが、人類が検出可能なのは、星ほどの重いものが動いたり、合体したり、爆発したりする時で、予測からおよそ 100 年後の 2015 年、米国 LIGO がブラックホールが合体したときの重力波を初めて検出しました。
KAGRA がとらえようとしている重力波のゆがみの大きさは 10-21 程度、地球と太陽の距離 ( 約 1.5 億 km) が水素

重力

KAGRA の仕組み
赤外線レーザーを発振、安定させてビームパイプに入射する装置

KAGRA の入り口から 5km 離れた
研究解析棟にあるコントロール
ルーム。田中さんはこの部屋から、
KAGRA の感度向上に向けた制御を行っています。

二つの方向に分けられたレーザー
は、長さ 3km、直径 80cm の真空パイプ内を何度も往復します。

KAGRA の X ア ー ム に
設 置 し た 地 物 干 渉 計。
KAGRA の 地 面 振 動 による雑音をキャンセル
するため、三代さんらが活躍しています。

ム

ー

m

3k

レーザー光
の波長や形
をさらに安
定させる
モードク
リーナー

Yア

長さ 12m もある防振装置で、鏡に地面振動が伝わらないようにして
います。

戻ってきた
光を再び利用し、感度向上に役立てるリサイクル装置

3km

Xア

ーム

X・Y 両アームからのレーザー光の干渉を測定する光検出部

レーザーを二つの方向に分けるためのビームスプリッター。振り子状の防振装置に吊り下げられ、真空容器に収納されます。

サファイア鏡は低温懸架装置に吊り下げられ、クライオスタット ( 低温真空容器 )に収められ、マイナス 253°C まで冷やされます。山田さんは鏡を冷やすためのヒートリンクの防振装置、西本さんは鏡をわずかに傾けるムービングマスの研究に携わっています。

Interferometer Graphic / Rey Hori

に
計。
に
ル
ら

重力波グループ 学⽣ + α オンライン座談会

寄稿

重力波観測研究施設・施設長

おおはし

大橋

Features

まさたけ

正健教授

「最先端の研究 思う存分できる時代に」
これは自分でも話すことがあり、また本にも書かれてしに、様々な勉強もできたと思う。それは一般相対性理論のまったことでもあるが、私は実は最初から重力波研究を目

教科書を読むことから、まともなハンダ付けの習得に至る指していたわけではなく、大学院の発表を見に行ったとこまで、多くの知識を吸収する時間となっていた。最先端のろ、重力波研究をやることになっていた、というのがきっ研究になってしまうと、時間的な余裕は無くなり、常に何かけであった。今になって幸運だったと思うのは、その当かに追われているような感じになっているのではないかと時、重力波研究の巷での受け取られ方を知らなかったこと心配している。もしかすると、これから先、いつも大事とである。たぶん、この研究分野は「できたらいいですねぇ」

感じるであろう基礎力を身につける時間が削られているか（意訳すれば「できるわけないじゃないか」）と思われていもしれない。最先端の研究を思う存分できる時代になったたはずだ。そんなきっかけから研究を始めて４０年、このことは素晴らしいことで醍醐味を味わってほしいが、その研究分野を取り巻く環境は一変した。この１年の KAGRA

中でもできるだけ時間をひねり出し、いま取り組んでいるに関わる新聞記事を調べてみると、その量の多さに驚いた。

こととは違うことにも関心を向けてほしいと思う。

私が大学院にいた頃はきっと趣味程度に思われていたであろう重力波研究が、最先端のサイエンスになってしまったのである。

存在感のある若手研究者への道を最後に、期待を書いておく。重力波プロジェクトに関わ

かつては「できるわけない・・・」

れたことは私にとって幸運だった。関係者の人数が少な

さて、そのような変遷の間に、学生の関わり方や貢献度、かったので、自分の思う方向に研究を進めることができた

また、受ける恩恵はどうなったのであろうか？ いつの時ような気がする。すでに大きな研究分野になりつつあるが、代も博士課程の学生が、研究の最も苦しくて最も面白い

まだまだ開拓期であり、やることはいくらでもある。若手場にいたと思うし、貢献度も大きいはずである。そうい研究者にはできるだけ存在感を出してほしい。目立ちなさ

う意味ではあまり変化が無いようにも思えるが、しかし、いと言っているわけではなく、おとなしくても地道でも良いので、存在を認められるようになってほしいという意味である。重力波を最初に検出するという競争は LIGO の圧勝で幕が下りたが、ここから重力波天文学という第 2 幕が始まっている。活躍の舞台は整っているし、献身的な努力
は必ず誰かが見ている。

現在は大学院における研究活動は社会的に認められるようになり、かつ、経済的な支援が受けられるようになった。
これは学生の精神衛生上とても大事なことで、研究を進める上では大きな推進力になっている。
重力波研究の話にもどると、それが「趣味」であった時
代は、時間的な余裕があった。その余裕は大事で、この間李さんは、柏キャンパスの宇宙線研究所で、KAGRA でとらえた重力波信号を解析する役割を担います。

7

FeaturesPress Release 2020.4.16

ニュートリノの「CP 位相角」を大きく制限～粒子と反粒子の振る舞いの違いの検証に大きく前進する成果をネイチャー誌で発表～
T2K 実験国際共同研究グループは、ニュートリノが空間を伝わるうちに別の種類のニュートリノに変化するニュー【研究内容と成果】

T2K 実験は 2009 年度に実験を開始し、2013 年にミュートリノ振動という現象において「粒子と反粒子の振る舞い

型ニュートリノがニュートリノ振動によって電子型ニューの違い」の大きさを決める量に、世界で初めて制限を与え

トリノに変化する「電子型ニュートリノ出現現象」の存在ることに成功しました。CP 位相角と呼ばれるこの量は、を世界で初めて発見しました。2014 年からは反ミュー型

ニュートリノの基本的性質を示す量の一つであり、理論的

ニュートリノの測定を開始し、CP 対称性の破れの検証をには -180 度から 180 度の値を取り得ますが、これまで全開始しました。2016 年夏には、90% の信頼度で CP 対称

く値がわかっていませんでした。今回の結果では、CP 位性が破れている可能性を示しました。2018 年夏には、そ相角の取り得る値の範囲の半分近くを 99.7%（3 σ）の信の可能性を 95%（2 σ）の信頼度に高めた結果を KEK で頼度で排除することに成功しました（図 1）。ニュートリ

行ったセミナーで公表しました。T2K 実験では、CP 対称

ノについての未解明の問題の一つである、粒子と反粒子が性の破れの探索とともに、CP 位相角と呼ばれる量の測定

異なる振る舞いをするかどうかという問題に大きく迫る成を行っています。CP 位相角は、ニュートリノの基本的な果です。

性質の一つで、ニュートリノが粒子と反粒子とで異なる振この研究成果は、総合学術雑誌 Nature 電子版に 4 月 16日、掲載されました。

物質優勢の宇宙が生まれた謎に迫るる舞いをするかどうかもこの値に拠りますが、これまでその値は全くわかっていませんでした。今回、T2K 実験では 2018 年までに取得した実験データを用いて解析を進め、CP 位相角を大きく制限する結果を総合学術雑誌「ネ【背景】イチャー」で公表しました。

物質を構成する素粒子には、電荷の正負が反対であるほT2K 実験では、茨城県東海村にある大強度陽子加速器

かは全く同じ性質を持つ反粒子が存在します。宇宙の始ま

施設 J-PARC で大量のミュー型ニュートリノまたは反りであるビッグバンでは、粒子と反粒子が同じ数だけ生成

ミュー型ニュートリノを生成し、295 km 離れた岐阜県飛されたはずですが、我々の身の回りには粒子で構成された

騨市神岡にあるスーパーカミオカンデ検出器で測定して物質しか見当たりません。このように、現在の宇宙においいます。ニュートリノの一部は、295 km を飛行する間にて物質と反物質の対称性は大きく破れています。宇宙に反ニュートリノ振動現象によりミュー型から電子型に変化し物質が存在しないようになるためには、CP 対称性と呼ばます。

れる電荷と空間に関わる基本的な対称性が破れている必要があります。CP 対称性が成り立っていると、鏡の向こう側とこちら側の世界のように粒子と反粒子は同じように振る舞います。これまで、CP 対称性の破れは陽子や中性子の構成要素であるクォークと呼ばれる素粒子で見つかっていましたが、その破れの大きさは現在の宇宙の物質の量を説明するには不十分です。そこで、電子の仲間である
ニュートリノの CP 対称性が大きく破れていることで宇宙の成り立ちの起源を説明できるという有力な仮説が提案され、ニュートリノの CP 対称性の破れの測定が注目されています。T2K 実験は、ニュートリノと反ニュートリノのニュートリノ振動現象を測定して、それらを比較すること
で、クォークで見つかったものとは別の CP 対称性の破れを探索しています。

8

図 1 : 今回の観測結果と最も良く合う CP 位相角の値（矢印）と 99.7% 信頼度で値をとることが許された範囲（白抜き部分）。理論的に取り得る値の範囲の半分近くを排除しました。©T2K 国際共同実験グループ

で分

Features
ニュートリノ振動現象において CP 対称性が破れていると、ミュー型から電子型への変化確率に、ニュートリノと反ニュートリノで違いが生じます。破れの大きさを決める
量は CP 位相角と呼ばれ、-180 度から 180 度の値を取り得ます。0 度と 180 度であった場合は CP 対称性が保存していることに、それ以外の角度であった場合には CP 対
称性が破れていることになります。CP 位相角が -90 度の場合には、電子型ニュートリノへの変化確率が最大に、反電子型ニュートリノへの変化確率が最小になります。90度ではその逆です。

ハイパーカミオカンデとビーム増強により
CP 対称性の破れの決定的な証拠を確保へ

倍の有効体積を持つハイパーカミオカンデ実験が計画されています。ハイパーカミオカンデ実験では、増強された
J-PARC ニュートリノビームを測定することにより、CP対称性の破れの決定的証拠を捉えるとともに CP 位相角の精密な測定が可能となります。これらの研究によって、素粒子の性質や、宇宙から反物質が消えた謎の理解が進むことが期待されます。

T2K 実験国際共同研究グループ
高エネルギー加速器研究機構
東京大学宇宙線研究所
J-PARC センター

CP 位相角の一部を 99.7% の信頼度で排除2018 年までに T2K 実験が取得したデータから、電子型のニュートリノが 90 個、反ニュートリノが 15 個観測されました。図 2 はスーパーカミオカンデで検出された
電子型のニュートリノと反ニュートリノの例です。実際の測定では、測定器が物質でできていることなどから、ニュートリノの方が反ニュートリノよりも観測されやすいため、
観測数から振動の確率を注意深く決める必要があります。
観測された結果は、CP 位相角が -90 度である場合に予想される観測数（ニュートリノで 82 個、反ニュートリノで17 個）に近く、CP 位相角が 90 度の場合の予想観測数（ニュートリノで 56 個、反ニュートリノで 22 個）とは大きく異なりました（図 3）。今回、CP 位相角の値を推定するために必要な統計的手法を更新し、CP 位相角の値として、-2 度から 165 度の領域が 99.7% の信頼度で排除

図 2 : スーパーカミオカンデで検出された電子型のニュートリノ（左）と反ニュートリノ（右）の例。ニュートリノが水と反応してできた電子、または陽電子によるリング状の微弱光を、タンク内壁に設置された約 11000 本の光電子増倍管で観測しています。色のついた点は、その光電子増倍管で光を検出した時間を表しています。©T2K 国際共同実験グループ

されることがわかりました。

【本研究の意義、今後への期待】

CP 位相角は、小林 - 益川によってクォークにおけるCP 対称性の破れを説明するために導入されたものです。
素粒子の基本的な性質ですが、電子やニュートリノの仲間であるレプトンについては、その値は、全く未知でした。
本研究により、世界で初めてニュートリノの CP 位相角に強い制限がつけられました。また、得られた結果は CP 対
称性の破れを 95% の信頼度で示唆しています。さらに測定を続けることで CP 位相角の取り得る範囲から 0 度と180 度を 99.7% の信頼度で排除できると、CP 対称性の破れを 99.7% の信頼度で示すことができます。今回の成果は、その目標にたどり着くための重要なステップとなりました。ニュートリノの未解明の性質のうちの一つである
CP 位相角、そして CP 対称性が破れているか否かが明らかになりつつあると言えます。
T2K 実験グループは、前置検出器を改良して測定精度を高めるとともに、さらにデータを蓄積することで、CP

図 3 : 今回得られたニュートリノのエネルギー分布。ニュートリノビームを用いて電子ニュートリノを測定した場合（左）の予想観測数は、CP 位相角が -90 度（赤破線）の方が 90 度（青破線）に比べて多くなります。反ニュートリノビームを用いて反電子ニュートリノを測定した場合（右）は、その逆です。CP 対称性が保存する 0 度の場合の予想観測数は灰実線の分布になります。観測数の分布（黒点）は -90 度での予想観測数の分布により近いことが分かります。下の表は、観測数と CP 位相角が -90 度または 90 度で予想される観測数をまとめたものです。©T2K 国際共同実験グループ

対称性の破れの検証を進めていきます。J-PARC では、より大強度のニュートリノを生成するために、加速器およびニュートリノ実験施設の性能向上に着手しています。さらに次世代の実験として、スーパーカミオカンデの約 10【論文情報】

さらに詳しくは
web ページへ。

雑誌名： Nature Vol.580, pp.339-344, on April 16, 2020
タイトル：Constraint on the Matter-Antimatter SymmetryViolating Phase in Neutrino Oscillations
著者：K.Abe et al. (T2K Collaboration)
DOI 番号： 10.1038/s41586-020-2177-0

FeaturesPress Release 2020.6.17

暗黒物質直接探索実験
XENON1T が電子散乱事象の超過を観測
東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構

性同位体であるトリチウムは自然界に極微量だけ存在し、(Kavli IPMU) はじめ、東京大学宇宙線研究所、名古屋大観測された事象と似たエネルギーの電子を放出して崩壊

学、神戸大学が参加する、米国・ヨーロッパ・日本を中心します。1025 個のキセノン原子に対して数個のトリチウとした国際共同実験グループ XENON コラボレーション

ムがあれば、観測された過剰分を説明できます。

は、暗黒物質直接探索実験において世界最高感度を持つ②新しい素粒子 : 観測された超過分のエネルギースペク

XENON1T 実験で得られた観測データに、これまで予想

トルは、太陽で生成されたアクシオンから予想されるエネ

していなかった過剰な事象が見つかったと発表しました。

ルギースペクトルに非常に良く似ています。アクシオンと

過剰な事象の原因についてはまだ完全には解明されていは、強い相互作用の CP 対称性を保存するために提案されませんが、自然に存在する水素の放射性同位体であるトリ

た未知の素粒子で、太陽中で絶えず生成されている可能性

チウムが極僅かに検出器中に含まれていた可能性、未知のがあります。太陽アクシオン自体は暗黒物質の候補ではあ

素粒子である太陽アクシオンの可能性、または、これまで

りませんが ( 初期宇宙に生成されたアクシオンが暗黒物知られていなかったニュートリノの性質による可能性が質になる可能性もあります )、もし、アクシオンを検出であります。XENON1T 実験は、次期計画の XENONnT 実

きれば、素粒子物理学のみならず、天体物理学にも大きな験へのアップグレードを行っており、今回発表された事象

影響を与える可能性があります。

超過の原因を XENONnT 実験で明らかにできると期待されます。

③ニュートリノの新たな性質に起因するもの : ニュート
リノの磁気モーメントが素粒子物理学における標準理論

本研究成果は、XENON コラボレーションが 6 月 17 日、から予想される値よりも大きいと、この超過事象を説明す

研究者向けに行ったオンラインセミナーで公表されまし

ることができ、標準理論を超える理論の大きなヒントにな

た。

りえます。

私たち宇宙の物質の約 85% は、暗黒物質 ( ダークマ

太陽アクシオンからの信号と最もよく一致

ター ) という未知の物質で構成されることが、様々な宇宙

今回観測された超過事象は、上記三つの可能性のうち、観測から得られた間接的な証拠によって判明しています。

太陽アクシオンからの信号と最も良く一致しています。統そして暗黒物質がなくては、星、銀河、我々も誕生しなかっ計的には、太陽アクシオン仮説の有意性は 3.5 σ で、観たことがわかっています。しかし、未だ決定的で直接的な測された超過が統計的なゆらぎによるものである可能性

検出はされておらず、暗黒物質がどのような性質を持ちどが約 2/10,000 の確率であることを意味しています。こういった物質なのかいう具体的なことは分かっていませの有意性は高いものの、太陽アクシオンが存在すると結論ん。そのため現在、実験と理論の両面から活発に研究が行づけるには十分ではありません。トリチウムとニュート

われています。

リノの磁気モーメント仮説の有XENON1T 実験は、イタリアのグランサッソ国立研究

意性はいずれも所 (INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso) の地

3.2 σに相当し、下研究所において 2016 年より稼働を始め、2018 年まで

どちらかに起因

実施されました。検出器は、暗黒物質の証拠を直接捉える

する可能性もあために設計され、約 -100℃ の低温に冷却した超高純度な液体キセノンを 3.2 トン使用し、そのうち 2.0 トンが暗ります。
ICRR の 貢 献 な

黒物質の標的として用いられました。

ど、さらに詳し
く は web ペ ー観測された過剰な事象の原因についてはまだ完全にはジへ。

解明されていませんが、三つの可能性があります。
①これまで考えられていなかった背景事象 : 水素の放射10図 1: XENON1T Time Projection Chamber の実験装置 底部の⽩い PTFE の保持構造の間に見えているのは光電子増倍管の後部である。光電子増倍管はチェンバー内部で⽣じる事象によって発⽣するシンチレーション光を捉える。円筒部には電場を発⽣する銅のリングが配置されており、事象によって⽣じる電離電子をチェンバーの上部までドリフトさせる。 ©️XENON collaboration

底
増
じ
円
事
フ

FeaturesPress Release 2020.6.23

陽子衝突からの左右非対称なπ中間子生成－粒子生成の起源に迫る新たな発見－
ることになりました。
本研究は、米国の科学雑誌 Physical Review Letters のオンライン版（6 月 22 日付）に掲載されました。
国際共同研究グループは、反対方向に運動する偏極陽子と陽子の衝突により生成される「中性π中間子」の測定に優れた性能を持つ電磁カロリメータ検出器を、RHIC で行われている別の実験である STAR 実験の超前方のゼロ度付近に設置しました（左図）。生成された中性π中間子は、二つのガンマ線に崩壊します。そのガンマ線を測定し、中性π中間子の放出方向とエネルギーを精密に測定します。

回折、共鳴などの寄与が謎解くカギか
理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター放射線研究室の後藤雄二先任研究員、キム・ミンホ国際プログ
ラム・アソシエイト（研究当時）、東京大学宇宙線研究所のさこ隆志准教授、名古屋大学宇宙地球環境研究所・素粒子宇宙起源研究所の伊藤好孝教授、日本原子力研究開発
機構先端基礎研究センターの谷田聖研究主幹らが参画する
国際共同研究グループは、米国ブルックヘブン国立研究所（BNL）の偏極陽子衝突型加速器「RHIC（リック）」を使って、反対方向に運動する陽子同士の衝突により、衝突位置の超前方に⽣成される「中性π中間子」が大きな左右非対称度を持つことを発見しました。
陽子には、地球の自転に似た「スピン」と呼ばれる向きを表す性質があります。スピンの向きは人為的にそろえることができ、これを「偏極」と呼びます。偏極した陽子を何かの粒子に衝突させると、⽣成されるπ中間子の⽣成量が偏極陽子の衝突の軸方向に対して、元の陽子のスピンの向きの左側と右側で非対称になることが知られており、その起源として、クォークやグルーオンの直接散乱に基づく理論「摂動 QCD」で説明されてきました。陽子衝突での粒子⽣成に対する理論・計算の構築は積年の研究課題であり、高エネルギーの宇宙線が大気中で起こす「空気シャワー」の理解のためにも、その発展が望まれています。
今回、国際共同研究グループは、偏極陽子と陽子の衝突で⽣成される中性π中間子の左右非対称度が、超前方付近の小さい角度でも存在することを発見し、さらにその非対称度がゼロ度付近で急激に増加し、より大きな角度の値とほぼ同じ大きさに達することを明らかにしました。この結果により、これまでの理論的解釈は大きな見直しを迫られ

この電磁カロリメータ検出器は、高エネルギーの宇宙線が大気中で起こす空気シャワーを理解するために製作され、欧州原子核研究機構（CERN）の大型ハドロン衝突型
加速器 LHC と、BNL の RHIC による 2 種類の陽子衝突型加速器での実験に用いられました。LHC では LHCf 実験、
RHIC では RHICf（f は forward の意）実験と名づけられています。LHCf 実験では、偏極陽子を使用できないため
左右非対称度を測定できませんが、偏極陽子を加速できる
RHICf 実験で、左右非対称度の測定に初めて成功しました。
RHICf 実験の結果、中性π中間子の左右非対称度が、ゼロ度付近の小さい角度でも存在し、さらにその大きさがゼロ度付近で急激に増加し、大きな角度での値とほぼ同じ大きさに達することが分かりました。
今回の 0.1 GeV/c 程度の小さい横運動量から 5 ～ 10％の左右非対称度を持つという実験結果は、過去のデータ解釈に用いられてきた摂動 QCD では説明することはできません。近年、ジェットの左右非対称度が小さいことも報告されており、高エネルギー陽子衝突での粒子生成の解釈は、大きな見直しを迫られることになります。今回の左右非対称性が得られた超前方の小さな角度は、陽子が励起状態を引き起こすエネルギー領域に対応しており、回折や共鳴などの寄与が、今回の謎を解くヒントになっている可能性があります。

さらに詳しくは
web ページへ。

【論文情報】
雑誌名：Physical Review Letters（6 月 22 日付け電子版掲載）
論 文 タ イ ト ル：”Transverse single-spin asymmetry for very forward
neutral pion production in polarized p + p collisions at √ s = 510 GeV”
著者：M. H. Kim et al. [RHICf Collaboration]
DOI 番号：10.1103/PhysRevLett.124.252501

11

Reports 2020 年 8 月 8 日

夏の合同一般講演会をオンライン開催
約 700 人が視聴

宇宙線研究所とカブリ数物連携宇宙研究機構 (Kavli IPMU) の合同一般講演会が 8 月 8 日、各研究室と視聴者をオンラインでつないで開催され、関係者を含む約 700 人が限定公開された YouTube 中継を通し、二人の講師のトークに耳を傾けました。今回のテーマは「未知への挑戦〜極限宇宙と新しい物理」で、宇宙線研究所の野田准教授が「ついに地上からガンマ線で見えたガンマ線バースト」、Kavli IPMU の樋口准教授が「Belle II 実験〜電子 - 陽電子加速器が教える新しい素粒子の世界」と題し、それぞれ講演し、二人の対談 ( クロストーク ) も行
われました。

Talk 1

野

宇宙線研究所・野田浩司准教授
田准教授は、宇宙をガンマ線で観測することで見えてくる極限現象の例として、大質量ブラックホールを中心に持つ銀河である「活動銀河核」
や、電磁波で直接観測できない未知の物質である「暗黒物質 ( ダークマター )」、さらに宇宙で最も激しい爆発現象である「ガンマ線バースト (GRB)」の三つを挙げました。

梶田所長「しばしコロナのことを忘れ、壮大な宇宙に思いを」

天の川銀河の外からやってくるもので、大きな星の死 ( 超新星爆発 ) や中性

最初に登場した梶田隆章所長は、「こ子・ブラックホールの合体に関係しているのような多数の参加者に集まって頂と考えられています。しかし、いつどこでき、本当に嬉しい限りです。新型コロ

起きるかわからないうえ、数分間という短ナウイルスの感染拡大により、イン

い時間だけ輝き、すぐに暗くなって見えな

ターネットでの会議、ミーティングやくなってしまうため、観測が極めて難しい

講演会が急速に普及したことを受け、とされています」と解説しました。

このようなインターネットでの講演会

MAGIC 望遠鏡 超新星爆発からのガンマ線バーストを観測 !

その上で、この日のテーマであるガンマ線
バーストについて「1960 年代に核実験監
視用の人工衛星により発見され、現在ではを企画しました。本日の講演者たちはともに若くて現役バリバリの研究者です。本日はお二人の研究の話を聞きながら、しばしコロナのことを忘れ、壮大な宇宙のことに思いを馳せてみてく

また、ガンマ線と一口に言っても、MeVださい」とあいさつしました。

( 百 万 電 子 ボ ル ト ) か ら GeV (10 億 電 子ボルト )、TeV (1 兆電子
ボルト ) とエネルギーの幅が大きく、「エネルギーが十分に高くなれば、コンプトン散乱だけでなく、
電子・陽電子の対生成を引き起こします」と指摘。
さらに、「ガンマ線は地球などの人工衛星による観測が不可欠です
が、対生成のレベルまでエネルギーが高け
れば、大気との反応を逆に利用することで、地上からも観測が可能となります」とし、ガンマ線が大気の中で空気の分子と連鎖反応し、引き起こされる大気チェレンコフ光を捉える望遠鏡の仕組みを解説しました。

の大気と反応して姿を変
え て し ま う た め、Fermi

野田准教授は続いて、スペイン・カナリ
ア諸島にあるチェレンコフ望遠鏡 MAGIC

野田浩司准教授

樋口岳雄准教授「とんでもないものが見えているんですが・・・」「なんてこった」

物理学賞受賞に結びついが 2019 年 1 月 19 日、Fermi 衛星からのめ、5 番目のクォーク ( ボ

アラートを受け、初めて GRB の信号を捉えた時の様子を詳しく紹介しました。野
田准教授は同日午前 6 時前、ヘルプ電話
シフトとして日本に待機していたといい
ますが、高橋光成研究員 (ICRR) など現地の観測担当シフトから電話連絡を受け、スマホのチャットでアドバイスした時の画面を示しながら、「高橋くんから『とんでもないものが見えているんですが、これ本当ですかね ?』と問いかけられ、『なんてこった、こりゃ寝れないなあ』と返しました。読むたびにその時の情景が浮かんで来て面白いです。かに星雲は高エネルギーのガンマ線で輝き続ける天体では最も明るいものです。その 100 倍の明るさで光っていたというのが、『とんでもた こ と に つ い て も、「 小林・益川理論の検証のた
トムクォーク ) とその反粒子の性質の違いを、それらを量産する加速器で実証しようとしたのが、Belle 実験でした」と解説しました。 また、Belle 実験に参加し、を目指し、現在も日々努力が続けられて苦労を重ねた結果、2001 年 7 月、ボトムいます」と語りました。

クォークと反ボトムクォークの性質の違「新理論発見に向け、エキサイティ
ングな結果はもうすぐ」いを表す S の値が、S = +0.99 ± 0.14 ± 0.06と、誤差を考慮に入れてもゼロにはならないことを確認したとし、「こういう時はみんなでパーティをして喜びを分かち合います。当時は実験のデータ量が積み重なり、大きな節目を迎えるごとにパーティないもの』の意味です」と解説しました。

を繰り返していました」と語り、順調に観測されたガンマ線は、GRB からのガと、当時の研究者たちの喜びの様子を当ンマ線エネルギーの最高記録を一桁以上更新する 1 兆電子ボルト (TeV) 以上で、「従来の標準的な理論、つまりシンクロト
ロン放射で説明できないことは明らかで、電子による逆コンプトン散乱の可能性が高いこともわかり、英科学誌 Nature に計
2 本の論文を出すことができました。しかし、これで終わりではありません」。
最後に、MAGIC より大きい 30 カ国、1500 人以上の研究者・技術者が参加する国際共同研究プロジェクト「チェレンコフテレスコープアレイ (CTA)」がすでにスタートしていることをビデオで紹介し、「今は多波長だけではなく、重力波やニュートリノも含めた多粒子による観測もあります。今後はグローバルな総力戦に よ り、GRB や 活 動 銀 河 核 の ブ ラ ッ ク
ホールの本質に迫っていきたいと考えています」と抱負を語りました。

Talk 2

樋

データを蓄積していった Belle 実験の成功
時の記念写真を示しつつ振り返りました。

生時代の 1997 年ごろ、茨城県つくば市の高エネルギー加速器研究機構 (KEK) にある加速器を使った素粒子
物理実験 Belle に参加し、自らの博士論
文のテーマとしたことを紹介。Belle 実験の目的のひとつが、CP 対称性の破れ ( 粒
子と反粒子の性質の違い ) を予測した小林・益川理論 (1973 年 ) の検証で、その後の小林誠・益川敏英両博士のノーベル器の概要を写真や CG で紹介。自らがリーダーを務める IPMU の研究チームが製作したシリコンバーテックス検出器が組み上げられ、Belle II 測定器の中心部にインストールされる様子や、2019 年 3 月に初衝突が実現し、素粒子反応が検出されて喜ぶ研究者たちの様子が見られました。

SuperKEKB 加速器と Belle II 実験
標準理論を超えて新理論に迫る !
素粒子標準理論の重要な一角を占める
小林・益川理論が証明された後、2013 年には 17 番目のヒッグス粒子が確認されたことに触れ、「こうして素粒子表にあるすべての粒子を発見し、それを支える理論が明らかになるところまで、たどり着きました。しかし、暗黒物質は素粒子表にはなく、粒子と反粒子の差の真の由来
も実はまだよくわかっていません。つまり、宇宙の出来事の全てを説明するには、現在の素粒子標準理論だけでは不十分で、次の理論を目指す、というのが私たちが今やろうとしていることです」と語りました。

Kavli IPMU・樋口岳雄准教授

口准教授は、東京大学大学院の学

樋口准教授は続いて、新しく生まれ変
わった SuperKEKB 加速器と Belle II 測定

樋 口 准 教 授 は「Belle 実 験 が 示 し た S

値 に つ い て、Belle II 実 験 の 最 新 の 値 が2020 年の国際会議で報告されましたが、現在の世界平均に近く、Belle II 実験が目指す性能が出ていることは確認できました。一方で、世界中の加速器実験が今も新粒子を探索していますが、なかなか見つかりません。Belle II 実験も、新粒子のZ’粒子の探索結果を報告しましたが、結論づけるにはデータが足りませんでした」とコメント。それでも、「SuperKEKB 加
速器は最近、『初期宇宙生成能力』の世界
記録をすでに更新しており、日本の得意分野である超精密測定と SuperKEKB 加速器が作る大量の宇宙初期データを組み新理論のヒントを探すため、Belle

実験で起きる素粒子反応のうち、新理論の影響が出やすいものを探し、検証が行
われていますが、データが足りないためにまだ新理論の存在がはっきりしないといい、「もっとデータを集められるように改良されたのが、Belle II 実験です。改良された SuperKEK 加速器は、従来と比較すると 40 倍も早く素粒子反応を提供できる性能があり、10 年間の運転で Belle 実
験の 50 倍のデータを集められます。それ合わせれば、新理論が発見できのではな
いかと考え、IPMU でも準備を進めています。エキサイティングな結果はもうすぐですので、皆さんこれからもよろしくお願いします」と期待を込めて語りかけました。

後半のクロストークなどは宇宙線研のホームページからご覧ください。
13

Topics

2020 年 6 月 6 日

大学院進学のための交流会を開催

宇宙線研究所は 6 月 6 日、2021 年 4月に東京大学宇宙線研究所への進学を希望する学生を対象とした「大学院進学のための交流会」を開催しました。
今回は新型コロナウイルス感染症の拡大を防止するため、オンライン開催となりましたが、全国から 63 人の学生たちが登録し、各研究グループの説明やグ
ループ別の ZOOM によるテレビ会議などで質問を行いました。
2020 年 6 月 3 日

日本科学未来館 スーパーカミオカン
デの展示をリニューアル公開

学未来館 ( 東京・江東区 ) で公開されています。
リニューアルされた展示は、これまでと同じく 3 階の常設展示ゾーン「世界を探る」の宇宙コーナーの奥にありますが、新たに展示タイトル「ニュートリノ
から探る宇宙」を掲げた縦看板と、その直下に大型ディスプレイが設置されました。この大型ディスプレイでは、宇宙線研究所が提供したスーパーカミオカンデの紹介ビデオが、日本語、英語、中国語の字幕付きで連続再生されています。さらに、実物大の光電子増倍管を敷き詰めた壁面には、新たに LED のライトアップが加えられ、宇宙からやってくる宇宙線を観察できる大型霧箱、スーパーカミ
オカンデの 10 分の 1 模型もあわせ、宇宙線やニュートリノについての研究をわかりやすく説明しています。
2020 年 5 月 25 日

携をより一層強化し、本計画の着実な推進を図ることを目的として、5 月、ハイ
パーカミオカンデ計画の推進に関する覚書を締結しました。
東京大学の五神真総長、KEK の山内正則機構長がこのほど締結した覚書では、両機関が連携・協力して本計画を推進するため、合同でハイパーカミオカン
デ計画推進室などを置くことに加え、東京大学が岐阜県飛騨市にハイパーカミオ
カンデ検出器を建設、KEK が J-PARC
大強度陽子加速器とニュートリノビーム
ラインの増強および前置検出器の整備を行い、両機関がそれぞれの運用に責任を持つことなどを挙げています。
覚書の締結は、新型コロナウイルス感
染拡大を受けた緊急事態宣言の最中のため、両機関が一堂に会する形での締結式は行わず、両機関の代表がそれぞれ覚書に署名し、郵送で交換する方法が取られました。

東京大学、高エネ研
ハイパーカミオカンデ計画の推進に関する覚書を締結

東京大学宇宙線研究所の実験施設スー
パーカミオカンデに関連した新展示が、
6 月 3 日からリニューアルされ、日本科

東京大学と高エネルギー加速器研究機
構 (KEK) は、これまでハイパーカミオ
カンデ計画構想を具体化するための機関間の協力に関する覚書により、関係を強固なものにしてきました 。このたび、本計画の本格着手に併せて、当該覚書を発展させ、両機関の協力体制を確実なものにするための組織を明確化するなど連2020 年 7 月 9 日

ガンマ線バーストの観測データで一般相対論を精密検証
MAGIC コラボレーション

宇

宙線研究所などが参加する国際共同
研 究 チ ー ム は 2019 年 1 月、 ス ペ イにもたらしてくれています。MAGIC に関わる研究者はこのほど、さらなる解析を進め、光の速量子力学的な記述で説明できる可能性があると考えています。一部の量子重力理論では、光のン・ラパルマ島のチェレンコフ望遠鏡
MAGIC( 写真、©️MAGIC Collaboration) により、度が真空中で一定であり、エネルギーに依存しないことを確認しました。これは、今回の観測データが、他の多くの検証と同じく、アインシュ
タインの一般相対性理論の正しさを裏付けていることを意味しています。この成果は、米国の物理学専門誌 Physical Review Letters に発表されました。
アインシュタインの一般相対性理論は、質量とエネルギーが時間空間とどのよ
うに相互作用するかを説明する美しい理論であり、一般に知られている重力と呼ばれる現象を引き起こします。 一般相対性理論はさま
ざまな物理的状況、およびさまざ
まなスケールで検証されており、光速が一定であると仮定すると、実験結果は常に矛盾なく説明できることがわかります。しかし、物理学者たちは、一般相対論が最も基本的な理論ではなく、量子重力理論と呼ばれる重力の基礎となる

速度はエネルギーに依存すると考えており、この仮想的な現象を「ローレンツ不変性の破れ」と呼んでいます。
量子重力理論による光の速度の変化はきわめて小さく、実験で検証するためには、非常に長い距離を伝搬する光を利用する必要があります。
これは、天文学的な距離にあるガンマ線の信号を解析することで初めて可能となります。
2019 年 1 月 14 日、MAGIC はテラ電子ボルトに達する最も高いエネルギーの放射を、ガンマ線バーストから記録しましたが、この時の観測データを使用して量子重力理論が仮定する影響について調べました。研究者たちは、ガンマ線バースト源からのガンマ線放射の理論モデルを使用することにより、ローレンツ不変性の破れを推定。注意深い分析により、ガンマ線の到着時間にエネルギー依存の時間遅延がないことが明らかになりました。

最初の超高エネルギーガンマ線放射を伴うガンマ線バーストの検出に成功しました。この事象は、このような高エネルギー天体から今まで得られた高エネルギーガンマ線放射の中で最も明るいものでしたが、さらに多くの成果を私たちさらに詳しくは
web ページへ。

Topics

ハイパーカミオカンデ計画の実験開始
は令和 9 年を目指しており、国内外からの参加パートナーと協力し、宇宙の物
質の起源や究極の物理法則といった根源的な謎に迫ります。
2020 年 5 月 22 日

鈴木洋一郎元所長
岐阜県各界功労者表彰を受賞

宇宙線研究所の前所長である鈴木洋一郎・東京大学
名誉教授が 5
月 22 日、 岐
阜県の令和 2
年度岐阜県各
界功労者表彰の受賞者に選
ば れ ま し た。
鈴木名誉教授は、前神岡宇宙素粒子研究施設長、さらには前スーパーカミオカン
デ実験代表者でもあります。
岐阜県は受賞理由について「同氏が、この岐阜の地でスーパーカミオカンデ実
験代表者として研究に邁進された日々
は、ニュートリノ研究の偉大な業績に加え、世界の宇宙物理学を牽引するまでに至らしめた、その功績は県民の大きな誇りにもつながるものである」と評価しています。

2020 年 4 月 6 日

富山大学と宇宙線研究所
重力波研究推進のための覚書を締結

富山大学と東京大学宇宙線研究所
は 4 月 6 日、 大 型 低 温 重 力 波 望 遠 鏡（KAGRA）の本格運転及び観測が始まるにあたり、共同研究でもたらされるサイエンスと教育的効果の重要性を認識し、緊密な連携を行うため、新たな覚書を締結しました。富山大学ではこれまで
も、大学院理工学教育部、理学部、工学部および大学院理工学研究部が、宇宙線研究所と「重力波研究推進のための教育・研究協力に関する覚書（平成 27 年
2 月 9 日締結）」を結んで活動してきましたが、新たな覚書はこれを富山大学の全学的な連携へと発展的に拡大させるものです。
締結式は同日、富山大学において宇宙線研究所・梶田隆章所長、富山大学・齋藤滋学長が出席して行われました。覚書

チに基づき、東京大学宇宙線研究所は今後、KAGRA ホ ス ト 機 関 及 び KAGRA
共同利用研究者の代表として、富山大学
に対し、重力波に関連した教育上及び研究・開発上の支援を行い、富山大学は
KAGRA の地域の研究拠点として、東京大学宇宙線研究所及び KAGRA 共同
利用研究者に対し、共同研究・開発を行うため重力波研究実験室の利用等研究・
開発環境の支援を行うことになります。

* * * * * * * * * * * * * * * *2020 年 7 月 15 日

宇宙線研究所要覧 2020 を刊行

宇 宙 線 研 究 所 は 7 月 15 日、2020年度版の ICRR 要覧を発刊しました。
Web 版も公開しておりますので、こちらからどうぞ。

ェレンコフ・テレスコープ・アレイ (CTA) の大口
径望遠鏡１号基 (LST- １、写真右 ) が、2020 年
１月から２月にかけての８日間の夜間にわたる観測で、かに星雲の中心部にあるパルサー ( 中性子星 ) から出されるガンマ線の信号を捉えていたことが分かりました。
LST- １は 2018 年 10 月、スペイン・カナリア諸島のラパ
ルマ島にある CTA 北半球サイトに完成して以来、望遠鏡の性能の確認や本格運転に必要なパラメータの調整などを行って来ました。
パルサーは強い磁気を帯びて高速に自転する中性子星で、ビーム状の電の成果が生み出されるだろうと想像すると、今からとてもワクワクします」とコメントしています。
今回のデータ解析は、cta-lstchain とよばれる LST のデータを解析するパイプラインツールによって行われました。天候条件が良好で、技術的問題のない観測だけに採用されるもので、2020 年１月と２月の 10 日間に取得された合計 11.4 時間分のデータが解析に用られました。信号位相 (ON) とバックグラウンド位相 (OFF) は、Aleksic et al., A&A, 540(2012) A69 で定義されたものが用いられました。ガンマ線事象の解析に

磁波を上下２方向に放射しており、そのビームが地球の方向に向けられた時にのみ、観測されます。強い定常ガンマ線放射線天体や、爆発的放射の検出は、地上の解像型チェレンコフ望遠鏡 (IACT) にとっては日常的となってきている一方で、パルサーからの信号は微弱であるのに加え、まわりのパルサー星雲からの放射が邪魔し、検出を困難にしています。世界中の最高感度の IACT が何百時間も観測をしているにもかかわらず、超高エネル

は、日本チームの開発したガンマ線点源の天球上の位置を利用した解析手法が用いられました。エネルギー閾値近傍のガンマ線も取りこぼさないよ
うにするため、バックグラウンドの排除はゆるめになされました。
右図は位相ダイアグラムとよばれ、ガンマ線の到来時刻をかに
パルサーの回転位相に変換してその分布をみたものです。赤く塗られ P1、P2 と書かれた位相が、高エネルギーガンマ線を放射しているとされる位相です。パルサーの回転パラメーターは JodrellBank 観測所が毎月公表しているものが用いられました。すべての位相にわたり観測された信号 ( 右図の緑色部分 ) は、かに星雲から常に出される
電磁波を含む様々なバッ
クグラウンドを合わせたものです。このパルス放ギーガンマ線の放射が確認されたパルサーは、これまでにわずか四つしかありません。そして、LST- １はこのほど、パルサーからの信号を検出できる高感度の望遠鏡に仲間入りしました。
CTA-LST の研究代表者である手嶋政廣教授は「この期間に非常に難しい天体が観測できたことは、LST- １がすでに期待されたずば抜けた性能を射の検出は、検出事象の時刻付が正確にできていることと、低いエネルギーのガンマ線に対する望遠鏡発揮し始めていることを意味しています。パルサーは LST が目標とする観測対象の一つであり、LST が調整を完全に終えて本格運転に入れば、多くの性能を証明するものです。

2020 年 6 月 22 日

CTA 大口径望遠鏡１号基かにパルサーのガンマ線を観測

Information

人事異動
発令日
氏名
異動内容
職
2020.3.6 YUMA, Suraphong 受入終了 協力研究員
2020.4.15 奥富 弘基
任期満了 特任教授
2020.3.31 齊藤 芳男
2020.4.23 ZHANG, Haibin
退職
特任准教授
2020.3.31 山下 雅樹
2020.4.30 平出 克樹
2020.3.31 MORALEJO, Abelardo 任期満了 特任准教授（外国人客員）
2020.4.30 阿久津 良介
任期満了 特任助教
2020.3.31 小林 兼好
2020.4.30 中野 雅之
退職
特任研究員（ICRR フェロー） 2020.4.30 深見 哲志
2020.3.31 平松 尚志
任期満了 特任研究員（研究所研究員） 2020.5.1 浅岡 陽一
2020.3.31 小幡 一平
2020.3.31 STRZYS, Marcel Constantin 任期満了 特任研究員
2020.5.1 平出 克樹
受入終了 協力研究員
2020.3.31 織井 安里
2020.5.1 武石 隆治
受入終了 協力研究員
2020.3.31 廣瀬 榮一
2020.5.1 深見 哲志
受入終了 協力研究員
2020.3.31 田阪 茂樹
2020.5.1 中村 佳昭
任期満了 技能補佐員
2020.3.31 今西 秀典
2020.5.1 中野 雅之
退職
用務補佐員
2020.3.31 中林 正則
2020.5.1 野尻 みどり
委嘱
2020.4.1 伊藤 好孝
客員教授
2020.5.31 片岡 洋介
委嘱
2020.4.1 中家 剛
客員教授
2020.6.1 片岡 洋介
委嘱
客員准教授
2020.4.1 西村 康宏
2020.6.1 播金 優一
採用2020.4.1 齊藤 芳男
特任研究員（シニアフェロー） 2020.6.30 押野 翔一
採用2020.4.1 千川 道幸
特任研究員（シニアフェロー） 2020.6.30 ZHANG, Haibin
採用
2020.4.1 川島 朋尚
特任研究員（ICRR フェロー） 2020.6.30 山崎 翔太郎
2020.4.1 STRZYS, Marcel Constantin 採用
特任研究員（ICRR フェロー） 2020.7.1 押野 翔一
採用2020.4.1 藤田 智弘
特任研究員（ICRR フェロー） 2020.7.1 清水 昭彦
採用2020.4.1 青山 尚平
特任研究員（研究所研究員） （2020.6.30）
2020.7.1 吉田 拓人
採用2020.4.1 中村 輝石
特任研究員（研究所研究員）
採用
2020.4.1 成川 達也
特任研究員（研究所研究員）
2020.7.31 TROZZO, Lucia
採用
2020.4.1 内潟 那美
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
2020.8.1 今西 秀典
採用2020.4.1 永島 伸多郎
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
採用
2020.4.1 三代 浩世希
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
受入開始 学振特別研究員 PD
2020.4.1 稲田 知大
受入開始 学振特別研究員 PD
2020.4.1 森崎 宗一郎
受入開始 協力研究員
2020.4.1 深見 哲志
受入開始 協力研究員
2020.4.1 阿久津 良介
受入開始 協力研究員
2020.4.1 中野 雅之
受入開始 協力研究員
2020.4.1 山崎 翔太郎
転入
神岡地区担当課長
2020.4.1 石塚 泰史
勤務免2020.4.1 高山 恭一
係長(2020.3.31)（転出）
勤務命
2020.4.1 舟田 真也
係長
2020.4.1
2020.4.1
2020.4.1
2020.4.1

16

高道
工藤
坂本
川上

諒
直美
絵里
みゆき

（転入）
昇任
採用
採用
採用

主任
事務補佐員
事務補佐員
用務補佐員

退職

特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）

受入開始 協力研究員
退職
特任助教
受入終了 協力研究員
受入終了 協力研究員
受入終了 協力研究員
採用
特任准教授

特任准教授
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
採用
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
受入開始 協力研究員
採用
学術支援専門職員
採用
事務補佐員
退職
特任助教
採用
助教
採用
助教
退職
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
受入終了 協力研究員
受入終了 協力研究員
採用
特任助教
勤務免
係長
採用
採用

（転出）
勤務命
（転入）
退職
採用

係長
特任研究員（ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ研究員）
技能補佐員（R2.2.20 〜 R2.8.1）

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編集・発行：2020 年 8 月 31 日
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