質問: 2002年に、カミオカンデによって超新星爆発からのニュートリノの観測に史上初めて成功した功績でノーベル物理学賞を受賞した、日本の物理学者は誰?
回答: 小柴昌俊

タイトル: スーパーカミオカンデ
2013年には実際にミューニュートリノから電子ニュートリノへの変化を世界で初めて観測し、ポンテコルボ・牧・中川・坂田行列が示唆するようにニュートリノが3世代間で混合していることを明らかにした。この業績により、高エネルギー加速器研究機構教授小林隆、京都大学教授中家剛が2014年度の仁科記念賞を受賞した。太陽や超新星爆発によって生成されるニュートリノを観測することにより天文現象の解明を目指すニュートリノ天文学が発達しつつある。1987年2月23日、東京大学教授小柴昌俊らはカミオカンデによって大マゼラン雲で起こった超新星爆発SN 1987Aからのニュートリノバーストを観測し、同年4月に発表した。これは超新星爆発の理論モデルの妥当性を裏付けるものであり、一般にはこの出来事をもってニュートリノ天文学の幕開けとされる。

タイトル: 中畑雅行
中畑 雅行(なかはた まさゆき、1959年9月27日 - )は、日本の天体物理学者。専門はニュートリノ天文学。東京大学宇宙線研究所教授。カミオカンデにより太陽ニュートリノを観測し、「太陽ニュートリノ問題」を確認した。そして、スーパーカミオカンデによりそれがニュートリノ振動によることを示した。

タイトル: ニュートリノ天文学
ニュートリノ天文学(ニュートリノてんもんがく、英: neutrino astronomy)は、天文学の一分野。太陽や超新星爆発で生成されるニュートリノを観測し、天文現象の解明に役立てることを目的とする。ニュートリノ天文学はまだ発展途上の分野であり、確認されている地球外のニュートリノ源は太陽と超新星SN 1987Aのみである。観測装置としてはカミオカンデ(解体済み)、スーパーカミオカンデ、カムランド、サドベリー・ニュートリノ天文台 (SNO)、ANTARES、BDUNT、 アイスキューブなどがある。東京大学名誉教授の小柴昌俊、ペンシルベニア大学名誉教授のレイモンド・デービスがニュートリノ天文学のさきがけとなる成果をあげたとして、2002年にノーベル物理学賞を受賞した。

タイトル: SN 1987A
日本では陽子崩壊の観測のために建設されたカミオカンデがこのニュートリノを捉えており、精密な観測を行うことができた成果により建設を主導した東京大学名誉教授の小柴昌俊が2002年にノーベル物理学賞を受賞している。SN 1987A の超新星爆発を起こした恒星はサンデュリーク-69° 202という質量が太陽の20倍ほどの青色超巨星であることが分かっている。また爆発後には超新星残骸として三重リング構造を持つ星雲状の天体が観測されている。 この三重リングは過去に放出されたガスに光が反射して見えたものと考えられている。

タイトル: 鈴木厚人
素粒子物理学やニュートリノ天文学を専攻する物理学者である。新潟県新潟市出身。カミオカンデ・スーパーカミオカンデを経て、世界最大(1000トン)の液体シンチレータを用いたニュートリノ検出装置カムランドを発案・建設し、2002年(平成14年)に、遠方の原子炉から飛来するニュートリノの振動現象を、世界で初めて観測した。これにより、長年の謎であった「消えた太陽ニュートリノの謎」を完全解決に導くとともに、ニュートリノ振動を決めるニュートリノ質量2乗差を、世界最高感度で決定した。2005年(平成17年)には、地球内部から飛来する反ニュートリノの検出にも、世界で初めて成功した。これは、地球内部で発生する放射化熱の直接測定であり、ニュートリノを用いて地球の熱源と進化の謎に迫る、新たな研究分野(ニュートリノ地球科学)の創始を意味する。

タイトル: スーパーカミオカンデ
小柴はこの業績により1989年に日本学士院賞を受賞、2002年にノーベル物理学賞を受賞した。スーパーカミオカンデでは、超新星爆発が銀河中心で起こった場合、超新星ニュートリノを約8000例捕獲することが可能とされ、絶え間なく監視を続けている。超新星爆発からの光はニュートリノよりも遅れて星の外に放出されるため、スーパーカミオカンデは光を捉える天文台よりも前にその爆発を観測することができる。宇宙が誕生してから現在までに、約10個の星が超新星爆発を起こしてきたと考えられている。宇宙空間にはこの超新星爆発によって放出された「超新星背景ニュートリノ」が存在するはずである。この検出に向けて、2020年8月より、スーパーカミオカンデの純水中にガドリニウムを加え、新生スーパーカミオカンデとして観測をスタートした。

タイトル: スーパーカミオカンデ
太陽における核融合反応の際、大量の電子ニュートリノが発生する。地球上でこの太陽ニュートリノを観測した結果は、標準太陽モデル(英語版)から得られる予想値に比べて3分の1から半分程度しかなく、長らく「太陽ニュートリノ問題」として議論されてきた。2001年、カナダのサドベリー・ニュートリノ天文台(SNO)は、重水を使った実験により電子ニュートリノが重陽子と反応して電子を生む反応(荷電カレント反応)の観測結果を報告した。一方スーパーカミオカンデは、SNOよりも高精度の電子弾性散乱の検出により太陽ニュートリノ全体の観測を行っていた。この2つの観測結果には有意な違いがあり、太陽ニュートリノ問題の原因がニュートリノ振動であることの有力な根拠となった。SNOでの研究を率いたクイーンズ大学教授アーサー・B・マクドナルドは、2015年のノーベル物理学賞を梶田隆章とともに受賞した。

タイトル: ニュートリノ天文学
1987年2月23日、南半球に超新星 SN 1987A があらわれ、重力崩壊に伴うニュートリノバーストが日本のカミオカンデ、アメリカのIMB、ロシアのBaksan(英語版)の3箇所のニュートリノ検出器で検出された。観測成果はカミオカンデのグループによりまとめられ、同年4月に発表された。これにより、超新星爆発の理論モデルの正しさが検証された。一般にはこの出来事をもってニュートリノ天文学の幕開けとされる。2002年、サドベリー・ニュートリノ天文台の研究チームによって、太陽由来とされるニュートリノからニュートリノ振動が検出され、太陽内部から放出されるニュートリノ減少に関する問題が解決された。2006年現在、地球内部からの反電子ニュートリノを捉える実験等が進められている。また、アイスキューブ・プロジェクト等によって国際観測網の整備が進められている。

タイトル: 超新星
銀河中心核をはさんだ反対側に出現したり、地球近傍でも濃い星間雲に隠されたりして見えなかったためと考えられている。系外銀河に出現したものは遠すぎて通常は肉眼では見えないが、1987年、銀河系の伴銀河である大マゼラン雲で超新星SN 1987Aが出現し、肉眼でも見える明るさになって、精密な観測がなされた。その際、発生したニュートリノが日本のニュートリノ観測施設カミオカンデによって検出され、ニュートリノ天文学が進展することとなった。このカミオカンデにおける成果が認められ、小柴昌俊は2002年度、ノーベル物理学賞を受賞している。

タイトル: 2002年の日本
日本人がノーベル賞をW受賞(史上初)した。

タイトル: 鈴木洋一郎
鈴木 洋一郎(すずき よういちろう、1949年 - )は、日本の物理学者。専門は素粒子物理学。東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構特任教授。東京都出身。スーパーカミオカンデを用いた大気ニュートリノの振動実験において、ミューニュートリノがタウニュートリノに変化する様子を統計的に確認した。また、太陽ニュートリノ(電子ニュートリノ)が振動していることを確認した。これらの業績によって、ニュートリノの研究は発見の時代から精密研究の時代に入ったとも言われる。

タイトル: 浜松ホトニクス
2002年に小柴昌俊がノーベル物理学賞を受賞したが、これは浜松ホトニクス製の20インチ光電子増倍管が大量に設置されたカミオカンデでニュートリノを観測した功績によるものである。そのため、浜松ホトニクス製の光電子増倍管そのものも2014年10月16日にIEEEマイルストーンに認定された。続くスーパーカミオカンデでも、同タイプの光電子増倍管が研究に用いられ、2015年の梶田隆章のノーベル物理学賞受賞にも寄与した。2013年のフランソワ・アングレール、ピーター・ヒッグス両教授のノーベル物理学賞受賞は、CERN(欧州原子核研究機構)のLHCプロジェクトによる、ヒッグス粒子の存在確定があった。そのセンサ部分には、同社製のSSD(シリコン・ストライプ・ディテクタ)、APD(アバランシェ・フォトダイオード)、光電子増倍管が用いられている。

タイトル: スーパーカミオカンデ
カミオカンデを大きく上回る規模と精度を持つスーパーカミオカンデは、運用開始当初からこのニュートリノ振動の検出に利用された。東京大学宇宙線研究所教授の梶田隆章率いるグループがスーパーカミオカンデにおける535日間の観測で4654事象を分析して得られた結果は、やはり理論値の63?65%程度で有意に小さな値であった。さらにニュートリノが飛来してきた角度を分析し、上方向からのものはνμの数が予測値と合致した一方、長距離を飛来してきた下方向からのものはντに振動し、数が約半分に減っていることがわかった。これはニュートリノ振動を想定しなければ説明がつかない結果であり、ニュートリノ振動の最初の発見となった。1998年、梶田は岐阜県高山市で開催されたニュートリノ国際会議においてこの研究結果を報告した。この研究成果により梶田は2015年のノーベル物理学賞を受賞した。

タイトル: 小柴昌俊
愛知県生まれの物理学者であり、ニュートリノ天文学を開拓した天文学者でもある。東京大学や東海大学において教鞭を執った。1987年、自らが設計を指導・監督したカミオカンデによって史上初めて太陽系外で発生したニュートリノの観測に成功した。この業績により、1989年に日本学士院賞を受賞し、2002年にはノーベル物理学賞を受賞した。また、1997年に文化勲章を受章しており、日本学士院会員にも選任されている。晩年は、ノーベル物理学賞の賞金などを基にして平成基礎科学財団を設立し、科学の啓蒙活動に取り組んだ。

タイトル: 吉田滋
2002年頃、スキー場で開催された学会でウィスコンシン州立大学の物理学者フランシス・ハルチェン(英語: Francis Halzen)に誘われ、南極点の1立方キロメートルの深氷河を利用したアイスキューブ・ニュートリノ観測所のニュートリノ検出実験に参加。2012年に世界で初めて1000兆電子ボルトを超える史上最高エネルギーの宇宙ニュートリノ事象を同定することに成功。このエネルギーは1987年にスーパーカミオカンデの前駆装置「カミオカンデ」がとらえたマゼラン雲(銀河系の伴銀河)内の超新星「SN 1987A」のニュートリノ100万倍のエネルギーに相当する。2018年には、銀河系外から届いた素粒子の一種「高エネルギーニュートリノ」の発生源の天体を世界で初めて特定したと、南極大陸の氷床を使ってニュートリノを観測する国際共同研究「アイスキューブ」のチームが7月13日付の米科学誌サイエンスに発表した。

タイトル: 梶田隆章
ニュートリノ研究を始めたのは、東大理学部附属素粒子物理国際研究センター助手になって間もない1986年のことである。ニュートリノの観測数が理論的予測と比較して大幅に不足していることに気づき、それがニュートリノ振動によるものと推測した。ニュートリノ振動とは、ニュートリノが途中で別種のニュートリノに変化するという現象であり、ニュートリノに質量があることを裏付けるものである。これを明らかにするためには膨大な観測データが必要であり、岐阜県神岡町(現・飛騨市)にあるニュートリノの観測装置カミオカンデで観測を始めた。転機となったのはカミオカンデより容積が15倍大きいスーパーカミオカンデが1996年に完成し、観測データが飛躍的に増大してからであった。1996年よりスーパーカミオカンデで大気ニュートリノを観測、ニュートリノが質量を持つことを確認し、1998年ニュートリノ物理学・宇宙物理学国際会議で発表。

タイトル: 日本人のノーベル賞受賞者
脊髄副交感神経の発見で1930年代に6度ノーベル賞候補となるも受賞を逃した呉建について、国連大使を歴任した松平康東は、当時日本が枢軸国であったことから受賞に至らなかったとしている。1970年に大澤映二・北海道大学理学部化学第二学科助教授(当時)はフラーレン (fullerene C60) の存在を理論的に予言したものの、肝心の論文を日本語でのみ発表しており英文では発表していなかったため、1996年のノーベル賞を逃した。この顛末は当時の『ネイチャー』(第384号、96年12月26日発売)にも掲載された。1998年、スーパーカミオカンデでニュートリノ振動を確認し、ニュートリノの質量がゼロでないことを世界で初めて示した戸塚洋二も有力なノーベル賞候補と目されていたが、2008年に死去した。

タイトル: 日本人のノーベル賞受賞者
ノーベル物理学賞では、本多光太郎が1932年の候補に日本人初の候補者に挙がっている。このほか、西島和彦(1960年 - 1961年、1964年、1965年、1969年 - 1970年)、中野董夫(1961年、1970年)、大貫義郎(1965年 - 1966年)、福井崇時(1966年)、宮本重徳(1966年) などがいる。彼ら以外に坂田昌一は1969年にノーベル物理学賞候補者となっていたと長く考えられていたが、選考から50年を経過後にノーベル賞委員会が公表した同年の候補者リストには坂田の名はなく、没年となった翌1970年に湯川秀樹の推薦で西島和彦・中野董夫とともに候補となったのが唯一のノミネートだった。ノーベル化学賞では、1911年に秦佐八郎が日本人初の候補者に挙がっている。

タイトル: 日本人のノーベル賞受賞者
受賞者の多くが大学教授などの研究者である中、1973年に民間企業 (IBM) の技術者であった江崎玲於奈が物理学賞を受賞。2002年に民間企業(島津製作所)の技術者であった田中耕一が化学賞を受賞。2014年に青色LEDの開発で赤﨑勇、天野浩と共に物理学賞を受賞した中村修二も、民間企業(日亜化学工業)在籍時の高輝度青色LEDの発明・実用化が理由となった。2019年には民間企業(旭化成)に在籍している吉野彰がリチウムイオンバッテリーの開発で化学賞を受賞した。(合計:25+6名)

タイトル: 石原安野
南極点の1立方キロメートルの深氷河を利用したニュートリノ観測装置アイスキューブ検出器の実験で宇宙ニュートリノ存在量測定における一連の進展を主導。2012年に世界で初めて高エネルギー宇宙ニュートリノ事象を同定することに成功。これは1987年にカミオカンデ実験が捉えたニュートリノ信号以来捉えることができていなかった太陽系外からの宇宙ニュートリノであり、この発見によりニュートリノ天文学の可能性がそれまでの一億倍以上の高いエネルギー領域にも広がることとなる。また、より高いエネルギーを持つ宇宙ニュートリノ探索を精力的に推進し、2016年には超高エネルギー宇宙線起源として長年有力視されてきた仮説を覆す結果を得る。

タイトル: カミオカンデ
カミオカンデはニュートリノの衝突を検出するため、超純水をつかう。カミオカンデの内部には超純水がためられており、ニュートリノが水の中の電子に衝突したあとに、高速で移動する電子より放出されるチェレンコフ光は青白く発光し、壁面に備え付けられた光電子増倍管で検出する。チェレンコフ光を検出した光電子増倍管がわかると、計算によりどの方角からきたニュートリノによる反応かがわかる仕組みになっている。1987年2月23日、カミオカンデはこの仕組みによって、大マゼラン星雲でおきた超新星爆発 (SN 1987A) で生じたニュートリノを偶発的に世界で初めて検出した。この功績により、2002年小柴昌俊は、ノーベル物理学賞を受賞した。その後も、太陽ニュートリノやニュートリノ振動の検出、レプトンフレーバーの保存の破れの研究に活用された。

タイトル: 梶田隆章
梶田 隆章(かじた たかあき、1959年(昭和34年)3月9日 - )は、日本の物理学者。専門はニュートリノ物理学。学位は、理学博士(東京大学・1986年)。東京大学卓越教授・特別栄誉教授・宇宙線研究所所長(第8代)・教授・カブリ数物連携宇宙研究機構主任研究員、埼玉大学フェロー、東京理科大学理工学部非常勤講師、日本学術会議会長(第30代)、内閣府総合科学技術・イノベーション会議議員。2015年、ノーベル物理学賞受賞、文化功労者、文化勲章受章。東京大学宇宙線研究所助教授、東京大学宇宙線研究所附属宇宙ニュートリノ観測情報融合センターセンター長(初代)などを歴任した。

タイトル: スーパーカミオカンデ
これらの粒子が水中の光の速度よりも速く水中を走るときに現れるチェレンコフ光を、光電子増倍管により検出する仕組みである。1998年、大気ニュートリノの観測により、ニュートリノが飛行する間にその種類が変化する現象(ニュートリノ振動)を発見した。2015年、この研究を率いた宇宙線研究所長梶田隆章が「ニュートリノが質量を持つ事を示す、ニュートリノ振動現象の発見」の成果によりノーベル物理学賞を受賞した。2020年8月より、スーパーカミオカンデの純水中にガドリニウムを加え、新生スーパーカミオカンデとして観測を開始した。これによりニュートリノの観測感度向上、特に「超新星背景ニュートリノ」の観測を目指している。

タイトル: 日本の科学技術
日本はこれまで複数名のノーベル賞科学部門の受賞者を輩出している。当時京都大学教授だった湯川秀樹は1949年にノーベル物理学賞を受賞した。1965年に朝永振一郎が続いた。東京大学で教鞭をとっていた半導体研究者の江崎玲於奈も1973年にノーベル物理学賞を受賞した。京都大学の福井謙一が1981年にノーベル化学賞を共同受賞し、同じく京都大学で教鞭を執っていた利根川進が1987年に日本初のノーベル生理学・医学賞を受賞した。日本の化学者は2000年、2001年と立て続けにノーベル化学賞を受賞する。2000年に東京工業大学の白川英樹が、2001年に京都大学の野依良治が受賞した。2002年には東京大学の小柴昌俊がノーベル物理学賞を、東北大学出身の田中耕一がノーベル化学賞を受賞してそれに続いた。