太陽からの“ゴースト粒子”検出における新たなブレークスルー(New breakthrough in detecting “ghost particles” from the Sun)

2025-12-12 オックスフォード大学

オックスフォード大学が主導する国際研究チームは、カナダの地下実験施設SNOLABに設置されたニュートリノ検出器「SNO+」を用い、太陽から放出されるニュートリノが炭素13原子核と反応する現象を世界で初めて直接観測した。ニュートリノは物質とほとんど相互作用しないため「ゴースト粒子」と呼ばれ、検出が極めて困難である。研究では、太陽ニュートリノが炭素13と反応して放射性窒素13を生成し、約10分後に崩壊するという遅延一致信号を利用することで、微弱な反応を高精度に識別した。2022~2023年の観測結果は理論予測と一致し、低エネルギー太陽ニュートリノ反応の理解を大きく前進させた。本成果は、太陽内部の核融合過程の検証や素粒子物理・天体物理学の発展に重要な基盤を提供する。

太陽からの“ゴースト粒子”検出における新たなブレークスルー(New breakthrough in detecting “ghost particles” from the Sun)
The 12-metre-diameter acrylic vessel surrounded by 9,000 photomultiplier tubes at the heart of the the Sudbury Neutrino Observatory and SNO+ experiments. The vessel currently holds about 800 tonnes of liquid scintillator for neutrino detection. Image credit: SNOLAB.

<関連情報>

太陽ニュートリノ相互作用の最初の証拠13C First Evidence of Solar Neutrino Interactions on 13C

M. Abreu, A. Allega, M. R. Anderson, S. Andringa, D. M. Asner, D. J. Auty, A. Bacon, T. Baltazar, F. Barão, et al. (SNO+ Collaboration)
Physical Review Letters  Published 10 December, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/1frl-95gj

Abstract

The SNO+ Collaboration reports the first evidence of 8B solar neutrinos interacting on 13C nuclei. The charged current interaction proceeds through 13C+→13N+e which is followed, with a 10 minute half life, by 13N→13C+e++. The detection strategy is based on the delayed coincidence between the electron and the positron. Evidence for the charged current signal is presented with a significance of 4.2⁢. Using the natural abundance of 13C present in the scintillator, 5.7 metric tons of 13C over 231 days of data were used in this analysis. The 5.6+3.0−2.3 observed events in the data set are consistent with the expectation of 4.7+0.6−1.3 events. This result is the second real-time measurement of CC interactions of 8B neutrinos with nuclei and constitutes the lowest energy observation of neutrino interactions on 13C generally. This enables the first direct measurement of the CC reaction to the ground state of 13N, yielding an average cross section of (16.1+8.5−6.7⁢(stat.)+1.6−2.7⁢(syst.))×10−43  cm2 over the relevant 8B solar neutrino energies.

1700応用理学一般
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