ニュートリノの重さを発見したスーパーカミオカンデ

　ニュートリノの重さを発見したのは、岐阜県の神岡鉱山につくられたスーパーカミオカンデだった。この装置は、1987年に超新星爆発で発生したニュートリノをとらえることに成功したカミオカンデの後継機である。貯水容量もカミオカンデの3000トンから5万トンへと約17倍も増え、観測精度を上げている。

　標準模型では、ニュートリノには重さがないということになっていたが、本当にそうなのかと確かめる試みはこれまでも数多く行われていた。ニュートリノは超新星以外にも、太陽や大気、地球の内部など、いろいろなところで発生しているが、弱い力だけとしか反応しないので、とらえるのが難しかった。

　スーパーカミオカンデの実験では、大気で発生したニュートリノを観測していたところ、北半球で発生した空からやってくるニュートリノと、南半球で発生して地下を突き抜けてくるニュートリノの量を比べたところ、地下からくるニュートリノのほうが量が少ないことがわかった。

　ニュートリノは、地球の存在には影響を受けないはずである。それなら、地球があろうがなかろうが同じ量やってこないといけないはずなのに、なぜこのような違いが起きるのだろうか。この現象をもっとよく調べてみたところ、ニュートリノの種類が変化していたのだ。この実験では、3種類あるニュートリノのうちミューニュートリノを観測しようとしていた。

　しかもこのニュートリノは、発生してからスーパーカミオカンデに飛んでくるまでの間に、タウニュートリノに変わってはミューニュートリノに戻るニュートリノ振動というものを繰り返していた。それで観測したときには、ちょうど半分くらいしかミューニュートリノが観測できなかったのだ。このニュートリノ振動の観測によって、ニュートリノに重さがあることがわかってきた。