中国は素粒子物理学最大の謎の一つを解明しようと競っている

中国は、地下2,300フィートの巨大な実験室が、宇宙で最も神秘的な粒子であるニュートリノの秘密を解明する上で米国に勝つ鍵となることを期待している。10年以上の建設期間を経て来年完成予定の、約3億1,100万ドルを投じた江門地下ニュートリノ観測所（JUNO）は、ほぼ光速で移動する理解不能なほど小さな亜原子単位の測定を支援するために設計された、幅約115フィートのステンレス鋼とアクリルの球形機械を使用している。ニュートリノは宇宙を覆っているにもかかわらず（1秒間に100兆個が体内を通過していると考えられている）、検出が難しいため、ニュートリノとその挙動についてはほとんどわかっていない。

しかし、すべてが計画通りに進めば、中国の物理学者たちは「質量階層」問題と呼ばれる問題の解明につながる情報を発見し、歴史に名を残すことになるだろう。そして、それを誰よりも先に実現したいのだ。

「1位になることはすべてを意味し、2位になることは何も意味しない」と、JUNOプロジェクトマネージャーで中国高能物理研究所所長の王一芳氏は今月初めの施設見学中にAFPの取材に語った。

専門家は数年前、ニュートリノが 3 つの質量状態のいずれかを占めているように見えると結論付けたが、最も重いものから最も軽いものまでの重さは不明のままである。研究者がそれを解明できれば、新しい情報は素粒子物理学のより完全な標準モデルの構築に役立つだけでなく、惑星、恒星、超新星の内部構造に関する知識を広げるのに役立つかもしれない。JUNO の潜在的な質量階層の発見は、特に量子力学に関しては、物理学者に確立された科学的事実の再考を強いる可能性もある。

「もしジュノーが我々の理解が間違っていたことを証明するなら、それは革命となるだろう」とアメリカン大学バージニア工科大学のニュートリノ物理学センター所長パトリック・フーバー氏は10月17日に語った。

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研究者らは、起動後、地下施設の両側約 33 マイル離れた 2 つの原子力発電所から放出されるニュートリノに JUNO を集中させるつもりだ。しかし、ニュートリノの質量階層を解明するのは、ニュートリノの (非常に小さな) 重量を測定するほど簡単ではない。質量階層の問題に対する答えを最終的に見つけ出すには、約 6 年分の実験と分析が必要になると専門家らは考えている。
その間に、南極にある米国主導のアイスキューブ観測所や日本のスーパーカミオカンデ研究所などの施設で、同様のプロジェクトが別々に開始される予定だ。中国は現時点では競争相手より優位に立っているように見えるが、物理学研究には予期せぬ紆余曲折があり、質量階層の答えを最初に見つけるのは誰でも可能だ。ただし、宇宙で最も複雑な科学のいくつかについて広範な実用的知識を持っていることが条件だ。地下にある巨大な輝く鋼鉄の探知器球にアクセスできることも、おそらく良い資産となるだろう。