あなたの身体の中をするりと通り抜ける素粒子。1秒間に100万個もあるの?

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★科学★
問題:いろんな男が私のからだを通りすぎていった。恋多き女性の述懐では、そんな言葉が聞かれたりします。
■最近の科学者たちの説を信ずるとすれば、恋愛経験の多少にかかわらず、性別や年齢にも無関係に人間の体を通りすぎるものがあるそうです。ニュートリノと呼ばれる小さな粒子だそうです。
■ニュートリノは、平成14年(2002年)にノーベル物理学賞を受賞した小柴昌俊(こしば まさとし)博士たちも研究している小さな粒々です。博士とその仲間はスーパーカミオカンデという施設を地中に作り、地球をも貫通するニュートリノをさまざまな角度から観察して成果をあげたそうです。その最大のものは、「ニュートリノには重さがある」という発見だったとのこと。素人は物質に重さがあるのは当然じゃんと思います。でも、専門家たちのあいだでは、ニュートリノに重さがあるのかどうかははっきりしないことだったようです。
■ニュートリノは不思議な癖があり、透過性がたいへん高いそうです。なんでも通り抜けてしまうらしい。たとえば地球も通り抜けるし、太陽のような恒星も通り抜けるらしい。光は重力に影響され、わずかに曲がったりします。ところがニュートリノは徹底して直球勝負だそうです。どんな遠いところからきた場合でも、いっさい曲折や屈折がないとのこと。曲がったことが大嫌いなんですね。で、ニュートリノの観測によって遠い天体の位置が正確にわかったりするらしい。
■では、この不思議なニュートリノは、われわれの身体をどのくらいの頻度で通り抜けているのでしょうか? 次の選択肢から選んでください。
[い]1日の間に平均1個
[ろ]1時間の間に平均1個
[は]1秒間に平均1個
[に]1秒間に平均100万個
[ほ]1秒間に平均数十兆個
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[ほ]1秒間に平均数十兆個
説明:参考資料1によれば、1平方cmの面積を通過するニュートリノの数は、1秒間あたり約660億個だそうです。参考資料*2によれば、毎秒数十兆個のニュートリノが人間の身体を通過しているらしい。1日とか1年ですと、兆の上の京(けい/きょう)とか垓(がい)といった単位のニュートリノが通過していることになるようです。
■そんなにたくさんのニュートリノが通りすぎてもなんの痛痒(つうよう、痛さやかゆさ)も感じないのは、ニュートリノがメチャメチャ小さい粒子であることも関係しているようです。なにしろ平成23年(2011年)現在では、自然界の最小単位、素粒子と見られています。これ以上小さく分割はできないわけですね。
■余談ですが、自然界の最小単位である素粒子は、クォークと呼ばれる粒々が6種類ほど。レプトンと呼ばれる粒々が6種類ほど。あわせて12種類あるそうです。クォークの仲間は陽子や中性子をつくるらしい。レプトンは電子が3種類とニュートリノが3種類あるそうです。
■12種類の素粒子は、アップクォーク、ダウンクォーク(以上クォーク類)、ニュートリノ、電子(以上レプトン類)の4種類が各3世代ずつあるという見方もできるとのこと。それぞれの素粒子そのものも不変の存在ではなく、世代間をいったりきたりするようです。
■昔は、原子がこれ以上分割できない最小単位だと思われていました。少し昔は、陽子や中性子がこれ以上分割できない最小単位だと思われていたそうです。ところが、陽子や中性子に電子をぶつける実験をしてみると、電子は陽子の中をすり抜けたり、跳ね返されたりするとのこと。陽子や中性子は、さらに小さい粒子によって構成されており、電子は透き間を通り抜けたり、粒子そのものに跳ね返されたりしているわけですね。
■原子が自然界の最小単位ではないことを見つけたアーネスト・ラザフォードという科学者の実験とちょっと似ています。20世紀の初頭、ラザフォードはラジウムが発生するアルファ線という放射線を金の薄い膜にぶつけてみたようです。ほとんどは透過しますが、ごくわずかのアルファ線は手前に跳ね返ってきたらしい。ラザフォードは、「原子の中には原子全体の大きさよりもはるかに小さく、しかもアルファ粒子よりも重い『原子核』があり、それにぶつかってアルファ粒子がはね返ってく るのではないか」という仮説を立てたそうです。のちにこの考えの正当性が証明されることになります。
■森羅万象は、結局はクォークとレプトンの集合とその変化にすぎないようです。天下の美酒も、そうでない安酒も素粒子の集合です。天下の美女の妖艶な肉体も、倦怠期の配偶者のくたびれた肉体も、しょせん素粒子の集合です。それにしては、ずいぶん差があるな。
■ニュートリノって不思議などとぼんやりしている脳みその中も、1秒間に1兆個以上のニュートリノが通過していくようです。う~ん、なんとなく素人の理解の限界を越えてきました。
■もしニュートリノについて興味を惹かれたなら、参考資料*1をごらんください。素人向けにアニメなどを使ってやさしく説明してくれています(口絵参照)。
◆参考*1:HP「やさしい研究紹介」(スーパーカミオカンデ公式HPのアニメ。他にビデオ作品「スーパーカミオカンデ~素粒子と宇宙の秘密を探る~」などもあり)
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/intro/index_j.html
◇*2雑誌「宇宙を形づくる究極の根源『素粒子』のすべて」Newton (ニュートン) 2011年3月号68~81頁、担当編集者高嶋秀行、ニュートンプレス

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この記事へのコメント

ねこのひげ
2011年06月17日 07:57
マイクロブラックホールも、地球を素道りしているという話もありましたね。
ふつうのブラックホールはなんでも飲み込んでしまうけど、マイクロはあまりに小さいので影響がないとか。
影響があったら大変ですけどね。いつのまにか体に穴が開いていたりして(+_+)
宇宙はふしぎです。
ねこのひげ様<素町人
2011年06月17日 15:17
コメントをありがとうございます。

 マイクロブラックホールというのは知りませんでした。Wikipediaで調べたら、スイスに設けられたLHC(大型ハドロン衝突型加速器)でも作れるかも、とありました。
 そういえば、LHCの実験でブラックホールが生成され、地球がそれに飲み込まれて破滅する…と心配して自殺したインドの少女がいました。ブラックホールには、できれば素通りしてもらいたいものです。
(^^;)

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