中国南部の花崗岩の丘の下で、謎の物質を嗅ぎ分ける巨大な探知機がほぼ完成しているゴースト粒子私たちの周りに潜んでいます。
江門地下ニュートリノ観測所は、まもなく、気が遠くなるような小さな質量を持つ小さな宇宙粒子であるニュートリノを発見するという困難な任務を開始する。
この検出器は、とらえどころのないゴースト粒子をこれまでで最も詳細に研究するために世界中で建設されている 3 台のうちの 1 台です。残りの 2 つは米国と日本に拠点を置き、まだ建設中です。
宇宙の成り立ちを理解する探求において、ニュートリノをスパイすることは簡単な偉業ではありません。
このプロジェクトには関与していないノースウェスタン大学の理論物理学者、アンドレ・デ・グーベア氏は、来年オンライン化される予定の中国の取り組みは、技術を新たな限界に押し上げることになるだろうと述べた。
「もし彼らがそれをやり遂げることができれば、それは素晴らしいことだろう」と彼は言った。
ニュートリノとは何ですか?
ニュートリノの起源はビッグバンにまで遡り、毎秒数兆個が私たちの体を通り抜けます。それらは太陽のような星から噴き出し、粒子加速器内で原子のビットが衝突するときに流れ出します。
科学者たちはニュートリノの存在をほぼ1世紀前から知っていましたが、粒子が実際に何であるかを理解するのはまだ初期段階にあります。
「これは私たちの世界で最も理解されていない粒子です」と、JUNO として知られる検出器の管理を手伝っている Cao Jun 氏は言います。 「だからこそ、私たちはそれを研究する必要があるのです。」
自ら飛び回っている小さなニュートリノを見つける方法はありません。代わりに、科学者は、他の物質と衝突し、閃光や荷電粒子が発生したときに何が起こるかを測定します。
ニュートリノが他の粒子に衝突することは非常にまれであるため、物理学者は衝突に遭遇する可能性を高めるために大きなことを考える必要があります。
「これらのニュートリノをどのように測定するかについての解決策は、非常に大きな検出器を構築することです」とデ・ゴベア氏は述べた。
小さな粒子を測定するための大きな検出器
中国の開平にある 3 億ドル (2 億 8,500 万ユーロ) の探知機は、製造に 9 年以上かかりました。地下 700 メートル (2,297 フィート) にあるため、ニュートリノ探知能力を混乱させる可能性のある厄介な宇宙線や放射線から守られています。
水曜日、労働者は建設の最終段階に着手した。最終的には、ニュートリノが通過するときに発光するように設計された液体で球形の検出器を満たし、全体を精製水に沈める予定だ。
それは、50キロ以上離れた2つの原子力発電所内の衝突によって生成される反ニュートリノ（科学者がニュートリノの挙動を理解できるようにするニュートリノの逆）を研究する予定だ。
反ニュートリノが検出器内の粒子と接触すると、閃光が発生します。
この検出器は、長年の謎に関する重要な疑問に答えるように設計されています。ニュートリノは宇宙空間を飛び回るときに 3 つの味を切り替えます。科学者はニュートリノを軽いものから重いものまでランク付けしたいと考えています。
このプロジェクトには関与していないデューク大学の物理学者ケイト・ショルバーグ氏は、すでに回避している粒子のこうした微妙な変化を感知するのは困難になるだろうと述べた。
「実際、それを追求することさえ非常に大胆なことなのです」と彼女は言った。
中国の探知機は来年後半に稼働する予定だ。その後、データを収集して分析するには時間がかかるため、科学者はニュートリノの秘密の生命を完全に解明するまで待ち続ける必要があります。
2 つの同様のニュートリノ検出器、日本のハイパーカミオカンデと米国に拠点を置く深部地下ニュートリノ実験が建設中です。
彼らは2027年から2031年頃に稼働する予定で、さまざまなアプローチを使用して中国探知機の結果をクロスチェックする予定だ。
「最終的に、我々は物理学の本質をよりよく理解できるようになった」と、中国の研究の主任科学者兼プロジェクトマネージャーのWang Yifang氏は語った。
宇宙がどのように形成されたかを理解する
ニュートリノは他の粒子とほとんど相互作用しませんが、太古の昔から存在しています。
これらのビッグバンの遺物を研究することで、科学者は宇宙が数十億年前にどのように進化し、拡大したかを解明する手がかりとなる可能性があります。
「それらは全体像の一部だ」とショルベルグ氏は語った。
研究者らがニュートリノの解明に役立つことを期待している疑問の一つは、なぜ宇宙は圧倒的に物質で構成されており、その反対側の物質（反物質と呼ばれる）はほとんど消滅しているのかということだ。
科学者たちは、なぜ物事がこれほどバランスを崩すようになったのかはわかっていないが、ニュートリノが物質の最も初期の規則を記述するのに役立った可能性があると考えている。
科学者らによると、その証拠は粒子の中にあるかもしれないという。それを知るには彼らを捕まえなければなりません。
