【用語解説】

※１ T2K実験（東海−神岡長基線ニュートリノ振動実験）

J-PARCで作り出したニュートリノビームを、295km離れた岐阜県飛騨市神岡町にあるニュートリノ検出器「スーパーカミオカンデ」で検出する長基線ニュートリノ振動実験。J-PARCがある茨城県東海村と神岡町（Tokai to Kamioka）の頭文字を取って「T2K実験」と名付けられた。電子型ニュートリノの出現を発見することが最大の目的の一つである。なお、ニュートリノの研究において世界をリードする感度をもつT2K実験は内外の多くの研究者を惹きつけ、日、米、英、イタリア、加、韓、スイス、スペイン、独、仏、ポーランド、ロシアの12ヶ国から500人を越える研究者が参加する国際共同実験となっている。日本からは高エネルギー加速器研究機構、東大宇宙線研究所、大阪市立大学、京都大学、神戸大学、東京大学、宮城教育大学の総勢約80名の研究者と学生が実験の中心メンバーとして参加している。

※２ 大強度陽子加速器施設（J-PARC）

平成13年より、高エネルギー加速器研究機構（KEK）と日本原子力研究開発機構（JAEA）が共同で茨城県東海村に建設した陽子加速器施設と利用施設群の総称。加速した陽子を原子核標的に衝突させることにより発生する中性子、ミュオン、中間子、ニュートリノなどの二次粒子を用いて、物質・生命科学、原子核・素粒子物理学などの最先端学術研究及び産業利用を行う。

※３ ニュートリノ

物質を構成する最小の単位である素粒子の一つで、クォークや電子の100万分の１以下の重さしかもたず、電気的に中性という性質を持つ。ニュートリノには電子型、ミュー型、タウ型の三種類がある。

※４ スーパーカミオカンデ

岐阜県飛騨市の神岡鉱山跡の地下1,000ｍに建設された、東京大学宇宙線研究所神岡宇宙素粒子研究施設の検出器で、T2K実験に加え、宇宙から到来するニュートリノの観測や、いまだに未発見である陽子が崩壊する現象を捉える実験を行っている。５万トンの超純水が入る水槽（直径39.3ｍ高さ41.4ｍ）の内壁に、微弱なチェレンコフ光を捉える光検出器である光電子増倍管約11,200本が並べられている。

※５ ミュー型ニュートリノから電子型ニュートリノへの振動（電子型ニュートリノ出現現象）

ニュートリノに質量差があると、飛行中にそれぞれが相互に種類が変わって観測されるというニュートリノ振動現象が1962年に牧、中川、坂田によって予言された。ニュートリノには電子型、ミュー型、タウ型の三種類があるので、電子型とミュー型、ミュー型とタウ型、電子型とタウ型の間で起きる三つのパターンの振動現象が起こりうる。1998年にスーパーカミオカンデが発表した大気ニュートリノ観測では、宇宙線由来のミュー型ニュートリノが期待値よりも減っていたという測定結果により、ニュートリノ振動現象の存在が初めて確認された。これはミュー型とタウ型の間の振動として理解される。また、太陽ニュートリノや原子炉由来のニュートリノの観測においては、電子型ニュートリノがミュー型あるいはタウ型へと変化する（期待値より減少する）現象が確認された。これに対し、ミュー型から電子型へと変化したところを捉える出現現象を検出することができれば三種類の振動の比率を確定することができるため、その発見に向けた研究が世界中で進められてきたが、振動の振幅が小さいためにこれまでは検出されていなかった。これは大気ニュートリノや太陽ニュートリノでの振動とは異なり、振動前後で特定のニュートリノの型が同定されるニュートリノ振動であり、レプトン^※８のCP対称性の破れ^※９の探索に最有力と考えられている。

※６ 世界の他のニュートリノ振動実験

世界では、加速器を使ったニュートリノ振動実験として米国フェルミ研究所のMINOS（ミノス）実験と欧州合同原子核研究機関（CERN (セルン) ）のOPERA（オペラ）実験が現在進行している。また、T2K実験のライバルとして、米国フェルミ研究所のNOvA（ノバ）実験が準備中である。他にも、原子炉で生成されるニュートリノを使った、フランスのDouble-Chooz（ダブルショー）実験、中国のDaya-Bay（ダヤベイ）実験、韓国のReno（レノ）実験が新しいタイプのニュートリノ振動探索に向けて準備中である。

※７ 電子型ニュートリノが出現したといえる確率

スーパーカミオカンデで電子型ニュートリノとして検出された事象の中には電子型ニュートリノ以外の事象に起因する背景事象がある一定の割合で含まれる。このためコンピューターシミュレーションなどを用いて背景事象の数を推定するが、背景事象の出現は統計現象であるために、推定した背景事象の数はある平均値の周りに統計誤差を伴う形で分布する。今回検出された電子型ニュートリノ出現現象６事象に対し、背景事象の平均値は1.5と推定されたが、統計誤差により６事象のすべてが背景事象となる確率が0.7％となる。つまり、今回の６事象の検出が電子型ニュートリノ出現現象であるといえる確率は99.3％である。

※８ レプトン

電子や電子の仲間の粒子と、それらから電荷をはぎとった中性のニュートリノからなる一群の粒子の名称。クォークと同じように６種類あり、ｅ（電子）、νｅ（電子型ニュートリノ）、μ（ミュー粒子）、νμ（ミュー型ニュートリノ）、τ（タウ粒子）、ντ（タウ型ニュートリノ）と呼ばれる。クォークのｕ（アップ）、ｄ（ダウン）、ｃ（チャーム）、ｓ（ストレンジ）、ｔ（トップ）、ｂ（ボトム）にそれぞれ１対１に対応しているとみられているが、まだ良く分かっていない。また、μ、νμ、τ、ντは何のために自然界に存在するのかも分かっていない。なお、クォーク同様反レプトンが存在し、特に電子の反粒子を陽電子と言う。

※９ CP対称性の破れ

物質と反物質の間で素粒子反応の性質が異なること。宇宙が反物質ではなく物質で構成される（物質優勢宇宙）ための必要条件の一つと考えられ、レプトンのCP対称性の破れは現在非常に重要な鍵を握っていると考えられる。