フランシス・ハルゼン氏に2026年ノーベル物理学賞　IceCubeが実際に捉えるもの

ノーベル賞が評価したもの

ウィスコンシン大学マディソン校の物理学者であるハルゼン氏は、今年の物理学賞の単独受賞者だ。アカデミーはIceCubeへの貢献と、宇宙から来る高エネルギーニュートリノの発見を評価した。賞金は1,200万スウェーデンクローナ。

発表を読む際は、機能する装置の建設と宇宙由来の信号の確認が、受賞発表当日の一度の観測ではなく、長期の研究計画の成果である点が重要だ。IceCubeは国際共同研究である。個人へのノーベル賞授与は、一人の科学者が検出器をすべて設置し、すべての解析を行ったという意味ではない。

氷の中を見つめる望遠鏡

鏡で星の光を集める代わりに、IceCubeは南極の約1立方キロメートルの氷を粒子検出器の一部として利用する。当初の氷中配列には86本のストリングに5,160個のデジタル光学モジュールが設置され、深さは地表から約1,450〜2,450メートル。この数値は当初の配列を表しており、その後IceCube Upgradeで追加されたすべての機器を含むわけではない。

ほとんどのニュートリノは、観測できる痕跡を残さず物質を通り抜ける。まれに相互作用すると、電荷を持つ二次粒子が生じる。その粒子は、氷中の光の伝播速度より速く進むとチェレンコフ光を発することがある。これは真空中の光速を超えるという意味ではない。

センサーが光とその到達時刻を記録し、研究者はそのパターンから事象の方向やエネルギーを再構成する。つまり装置が捉えるのは、ニュートリノの相互作用が残した証拠であって、ニュートリノそのものの姿ではない。事象表示に現れる明るい線や粒子シャワーはセンサーの測定結果を再構成したもので、通常のカメラ画像ではない。

ニュートリノが宇宙の別の姿を伝える理由

ニュートリノは電荷を持たないため、荷電宇宙線と違って磁場によって進路を曲げられない。物質との相互作用も弱い。そのため捉えるのは難しいが、ほかの信号だけでは調べにくい環境からの情報を運ぶ存在として役立つ。

読者にとって有用なのは、ニュートリノ天文学が従来の望遠鏡に取って代わると考えることではなく、測定手段が互いを補うと理解することだ。再構成した到来方向は、事象がどこから来たのかを調べる手掛かりになる。ただし、その方向だけで特定の発生源を疑いなく決められるわけではない。検出、再構成、発生源との関連付けは、それぞれ別の段階である。

今回の発表で決着したわけではないこと

受賞は、すべての高エネルギー事象の起源が判明したことや、あらゆる宇宙の粒子加速機構が解明されたことを意味しない。ロイターはハルゼン氏が語った今後の研究の可能性を報じ、AP通信は受賞がさらなる研究の後押しになることへの期待を伝えた。これらは将来についての発言であり、新たな検出器拡張の資金確保を発表したものではない。

今日のニュースは、10月6日のノーベル賞決定、天体ニュートリノを示す既存の証拠、そして観測施設の将来の改良という三つを分けると理解しやすい。アカデミーは受賞理由を説明し、IceCubeの技術資料は装置が何を測るかを説明している。いずれも、宇宙で最も高いエネルギーを持つ粒子の発生源がすべて記された完全な地図と受け取るべきではない。