キッズサイエンティスト【ニュ−トリノとニュ−トリノ振動】ニュートリノとは?素粒子のうち、レプトン族には、電子、ミュ−粒子、タウ粒子とそれぞれと対を成す、3種類のニュ−トリノがあります。ニュ−トリノは、電荷を持たないレプトンであり、他の粒子との相互作用は、いわゆる弱い相互作用しかありません。従って、宇宙からやって来るニュ−トリノは地球をも貫いて行きます。ニュ−トリノは、理論の上からは、質量がゼロでなければならない理由はありませんが、実験的には質量はほぼゼロとされて来ました。実験によってその質量を測定する試みは、色々な方法で行われて来ましたが、未だ、上限値を与えるにとどまっています。レプトンニュートリノは、弱い相互作用のみで現れるもので、たとえば、放射性同位元素がベ−タ崩壊する場合には、原子核の中の中性子が陽子と電子と電子ニュ−トリノに崩壊することで、電子ニュ−トリノが発生します。したがって、原子炉からは大量のニュ−トリノが発生していますし、水素などの核融合で輝いている太陽からも大量のニュ−トリノが地球にふってきています。パイ中間子は、短い寿命の後、ミュ−粒子に崩壊しますが、このとき、ミュ−ニュ−トリノを伴っています。ニュートリノ振動もし、ニュ−トリノにわずかでも質量があるとすると、3つのニュ−トリノ間での転換が許されて、相互に移行する可能性があります。これらのニュ−トリノが混じり合って、現実の電子ニュ−トリノ、ミュ−ニュ−トリノ、タウニュ−トリノが構成されると考えるのです。簡単のため、混合しているとして、と表されるとします。ここで、C,Sは混合を表す係数です。分離してくることになります。重なったまま非常に長い距離を飛ぶことができます。した場合にニュートリノ振動という現象を見ることができます。あったニュ−トリノビ−ムが、ある時間が経過すると電子ニュ−トリノの成分が現れることになります。このような、異なるニュ−トリノ間での相互移行を振動と呼んでいます。この転換の周期は、2つのニュ−トリノの質量差によって決まるものです。下図はもし、2つのニュ−トリノに質量差があったとして、ミュ−ニュ−トリノが飛行時間とともに、減少し、電子ニュ−トリノに転換して行く割合を示しています。GeVのミュ−ニュ−トリノの振動を示しています。