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zoom RSS 宇宙の謎を解明する実験施設、ハイパーカミオカンデの貯水量はどのぐらいなの?

<<   作成日時 : 2015/04/21 09:09   >>

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★科学★
問題:カミオカンデという施設の名前をきかれたことがあると思います。平成14年(2002年)に小柴昌俊(こしば まさとし)という東大の先生がノーベル物理学賞を受賞しました。そのときの報道で、何度も耳にしました。小柴先生は、昭和62年(1987年)2月23日、「史上初めて自然に発生したニュートリノの観測に成功した」とのこと。その功績により、物理学賞を得られたそうです*1。
■カミオカンデは、岐阜県の神岡鉱山の地下1000mに建設された観測装置だそうです。超純水を大量に貯えたタンクとその壁面に設置された1000本の光電子増倍管という、わりと単純な仕組みらしい。
■宇宙からやってきたニュートリノという小さな粒子は、ほとんどが地球をそのまま通過してしまいます。透過というべきなのかな。でもごく稀に水の分子に衝突し、その際にチェレンコフ光と呼ばれるごく小さな光を発するらしい。それを光電子増倍管が捕らえるとのこと。
■なお、超純水というのは、「極めて純度の高い水」のことらしい。糖質もプリン体もゼロなのかな。まっ、まざりっけなしであり、飲んでもあまり美味くはない水なのでしょうね。
■カミオカンデは、平成8年(1996年)にスーパーカミオカンデに現役の座を譲りました。スーパーカミオカンデも、基本の仕組みはあまり変わらないようです。規模を大きくしたらしい。そして平成32年(2020年)あたりから工事が始まり、平成37年(2025年)の運用開始を目指している3代目のハイパーカミオカンデも、基本の仕組みはあまり変わらないらしい。でも光電子増倍管の感度があがったり、超純水のタンクが大きくなったりしているようです。
■では、ハイパーカミオカンデのタンクの容量は、どのぐらいなのでしょうか? 次の中からいちばん近い数値を選んで下さい。
[い]1000立方m(縦横高さ各10mの立方体とおなじ)
[ろ]1万立方m(縦横高さ各21.6mの立方体とほぼおなじ)
[は]10万立方m(縦横高さ各46.4mの立方体とほぼおなじ)
[に]100万立方m(縦横高さ各100mの立方体とおなじ)
[ほ] 1000万立方m(縦横高さ各216mの立方体とほぼおなじ)
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[に]100万立方m(縦横高さ各100mの立方体とおなじ)
説明:100万立方mのタンクというのは、なかなか想像がつきにくいですね。多くの人が修学旅行で見学した奈良の大仏が収容されている建物…大仏殿が、正面の幅57.5m、奥行き50.5m、棟までの高さ49.1mで14万2574.125立方mだそうです。あれのほぼ7杯分の容量がハイパーカミオカンデのタンクの容量になる計算です。
■ちなみに、東京ドームの容量は124万立方mだとか。円盤に似た形ですのでわかりにくいのですが、東京ドームもなかなかでかいようですね。
■最初のカミオカンデは3000立方mの超純水を貯えていたそうです。競泳の大きな大会が開かれる東京国際辰巳国際水泳場のメインプールは水深が可変式で50×25×3mにできるそうです。最大で3750立方m。それよりちょっと小さいぐらいかな。スーパーカミオカンデは、5万立方mだったらしい。メインプールに13杯とちょっとぐらいかな。そしてハイパーカミオカンデは100万立方mです。メインプール267杯ぐらいらしい。
■タンクが大きくなるとなにがいいのでしょうか。参考資料*6の雑誌記事などによると、水の量が増えるほどに短期間でデータを収集できるようになるらしい。ハイパーはスーパーの20倍の容量があります。スーパーカミオカンデで100年かかる情報収集が、ハイパーカミオカンデでは4〜5年で済んでしまうらしい。光電子増倍管の性能向上も寄与するのかな。
◇*HP「ハイパーカミオカンデ - Google 検索」(画像)
https://www.google.co.jp/search?q=%E3%83%8F%E3%82%A4%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%9F%E3%82%AA%E3%82%AB%E3%83%B3%E3%83%87&hl=ja&biw=1097&bih=542&site=webhp&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=s9cwVcqELYr78QWq8IHwDg&sqi=2&ved=0CAYQ_AUoAQ
■得られた情報から何がわかるのでしょうか。研究の目標は2つあり、1つは「陽子の崩壊の観測」だそうです。もう1つは素粒子であるニュートリノの性質の解明らしい。最終的には、自然にある4つの力のうちの3つの力…強い力/電磁気力/弱い力/重力のうち、重力を除いた3つの力…をひとつの理論で説明する大統一理論の証拠を見つけるのが目標のようです。現在は量子力学とかニュートン力学などで個々に説明することはできても、力学的な現象をまとめて説明することはできないらしい。1番小さな粒の振る舞いから、大きな宇宙の秘密が解き明かされる…かもしれないのかな。
■まぁ、このへんになると、われら一般人にはまるでチンプンカンプンであります。素人にわかるのは、スカイツリーの高さとおなじぐらい深い地中…つまり地下650mほどの場所に、東京ドームを少し小さくしたようなタンクを作り、その壁に約10万個もの検知器をつけ、宇宙からやってくるニュートリノが引き起こす現象を観測するということだけですね。予算は800億円ほどかかります。25ヶ国の人々が参加する国際研究グループが旗揚げしているそうです*6。
■平成42年(2030年)ごろには、最初の結果が出たりするのかな。遠大な計画です。頑張ってぜひとも成果をあげていただきたいですね。成功のあかつきには…その意味は理解できないまでも…かげながら祝杯は揚げさせてもらいたいと思います。
◆参考*1:HP「小柴昌俊 - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%8F%E6%9F%B4%E6%98%8C%E4%BF%8A
◇*2HP「カミオカンデ - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%9F%E3%82%AA%E3%82%AB%E3%83%B3%E3%83%87
◇*3HP「超純水 - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E7%B4%94%E6%B0%B4
◇*4HP「ハイパーカミオカンデ」
http://www.hyper-k.org/
◇*5HP「スーパーカミオカンデ - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%9F%E3%82%AA%E3%82%AB%E3%83%B3%E3%83%87
◇*6雑誌「ハイパーカミオカンデ実現に前進」Newton (ニュートン) 2015年5月号118〜125頁、ニュートンプレス
◇*7HP「大統一理論 - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E7%B5%B1%E4%B8%80%E7%90%86%E8%AB%96

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コメント(2件)

内 容 ニックネーム/日時
日本人の研究者が、戦後、物理学に進んだのは、研究費が少ないためで、机の上で研究できる物理学に進んだという話を聞いたことがありますが・・・
カミオカンデ・・・かなり費用がいるような気がしますね。
他の分野だともっと金がかかるという事なんでしょうね。
ねこのひげ
2015/04/26 06:50
コメントをありがとうございます。

 貧しいから理論物理学を学ぶというのは面白いですね。
 老後の趣味に俳句をやりたい。安くすみそうだからという人がいましたけど、ちょっと似ているかな。
(^^;)
 
ねこのひげ様<素町人
2015/04/26 08:53

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