３回目のノーベル物理学賞受賞を目指せ！ 岐阜県神岡町に素粒子観測施設「ハイパーカミオカンデ」 アクセストンネルの掘削開始！

－ニュートリノ－
　科学技術の衰退が著しい日本ですが、物質を構成する最も基本的な粒子のひとつ、「ニュートリノ」の研究では、日本は世界をリードしています。これまでに、「ニュートリノ」の研究でノーベル物理学賞を２回受賞しています。

　初代の施設「カミオカンデ」は、世界で初めて「宇宙ニュートリノ」の観測に成功しました。実験を主導した小柴昌俊氏は、2002年のノーベル物理学賞を受賞しました。
　また、２代目の「スーパーカミオカンデ」は、「ニュートリノ振動」と呼ばれる現象を初めて観測したことで、ニュートリノには質量があることを示し、2015年に梶田隆章氏がノーベル物理学賞を受賞しています。

　ニュートリノの研究に最も適した場所として、いくつかの候補地の中なら、岐阜県神岡町の三井金属の鉱山「神岡鉱山」に白羽の矢を立てられました。「カミオカンデ」の名称の由来は、「神岡」という地名と「ＮＤＥ：Nuclear Decay Experiment（核子崩壊実験）」を合わせた造語です。

● ハイパーカミオカンデ
　「ニュートリノ」研究で、３回目のノーベル賞を目指す計画が動き始めています。それが、素粒子観測施設「ハイパーカミオカンデ」です。「ハイパーカミオカンデ」では、これまで培ってきた高いニュートリノ実験技術をもとにさらに実験感度を向上させます。

　引用資料　浜松ホトニクス
　カミオカンデ、スーパーカミオカンデからハイパーカミオカンデ計画へ ニュートリノ・陽子崩壊を探る。

　東京大学宇宙線研究所付属神岡宇宙素粒子研究施設
　ハイパーカミオカンデ

　検出器は、直径74m×深さ60mの円筒形のタンクに超純水を満たしたものです。タンクの体積は26万トン、有効体積は19万トンでスーパーカミオカンデの約10倍になります。

　タンクの壁には大型の超高感度光センサーが40,000本取り付けられ、水中で発生するチェレンコフ光をとらえます。スーパーカミオカンデの100年分のデータがハイパーカミオカンデでは約10年で得られることになります。そのため、これまで見えなかった素粒子のまれな現象や、対称性のわずかな破れの測定が可能になります。

　「ハイパーカミオカンデ」の超巨大地下空洞掘削、その第一歩にあたるアクセストンネルの掘削が、2021年5月6日に開始されました。いよいよ掘削工事が本格的に始まります。およそ9ヵ月で約2kmの長さとなるトンネルを急速施工し、2022年度のアプローチトンネル掘削、そして本体空洞掘削へと進んでいく計画です。2027年の実験開始に向けて、今後ますますその建設が加速していきます。



「ハイパーカミオカンデ概念図」です。



浜松ホトニクスの光センサー
　「浜松ホトニクス」は、浜松市中区砂山町に本社を置く開発型企業です。光検出器関連で高技術を誇り、光電子増倍管で世界シェア９０％です。2021年5月20日終値時点での時価総額は1,089,276百万円と１兆円を超えています。

　1代目の「カミオカンデ」も２代目の「スーパーカミオカンデ」も浜松ホトニクスの光センサーが使用されました。3代目の 「ハイパーカミオカンデ」も浜松ホトニクスの光センサーが使用されます。というか「浜松ホトニクス」以外に超高性能な光センサーを開発できるメーカーは存在しません。

　個々の光センサーでは、「いつ」「どれだけ」光を受けたかを測定します。光センサーの性能は、水チェレンコフ検出器全体の観測性能に大きく影響します。ハイパーカミオカンデ用には、スーパーカミオカンデ用をさらに高性能化した新型20インチ光電子増倍管が開発されました。写真で見ると小さな光センサーに見えますが、人と比べるとメチャメチャ大きいです。

　浜松ホトニクス
　20インチ光電子増倍管開発ストーリー

● 光センサー製造開始！
　浜松ホトニクスで「ハイパーカミオカンデ」の光センサー製造が始まり、2020年12月から出荷が開始されました。納品された光センサーは、安全に長期で使用するための確認と性能測定を経て、壁面に取り付けられる日まで保管されます。2027年の実験開始に向け、今後約6年かけて光センサーを製造する予定です。