異例の論文で、著名な理論物理学者が、2015 年のノーベル物理学賞の引用は間違っていると述べています。イタリアのトリエステにある理論物理学国際センターのアレクセイ・スミルノフ氏は、ニュートリノと呼ばれる粒子を研究する巨大な実験を主導した2人の受賞者は賞に値すると述べています。しかし、ノーベル委員会の 12 語の簡潔な調査結果の説明は、実験の 1 つが何をしたかを誤って述べています。
スタンフォード大学（カリフォルニア州パロアルト）のニュートリノ物理学者ジョルジオ・グラッタは、「確かに、引用が本質的に間違っているという彼の言うことは正しい」と言う。しかし、スウェーデンのウプサラ大学のニュートリノ物理学者であり、ノーベル委員会のメンバーであるオルガ・ボットナーは、「ノーベル賞の引用は必然的に短く、認識されている発見のすべての詳細を反映することはできません」と述べています。 /P>
ニュートリノは特定の原子核相互作用の中で生まれ、ほとんど質量がないため、通常の物質とほとんど干渉しません。それらには、電子、ミューオン、タウの 3 つのタイプまたは「フレーバー」があり、奇妙なことに、あるタイプから別のタイプに変化する可能性があるため、電子ニュートリノはミューニュートリノに変化し、また元に戻ります。このような「ニュートリノ振動」の往復は、ニュートリノに質量があることを証明しています。アインシュタインの相対性理論によれば、ニュートリノに質量がないとすれば、少なくとも真空中では光速で移動する必要があります。その場合、彼らの時間は止まり、変化はありません.
2015 年の物理学ノーベル賞は、「ニュートリノに質量があることを示すニュートリノ振動の発見」に対して、2 つの実験のリーダーを表彰しました。東京大学の素粒子物理学者である梶田隆明と彼の同僚は、宇宙線が大気に衝突するときに生成される高エネルギー ミュー型ニュートリノを研究するために、スーパーカミオカンデ (SuperK) と呼ばれる日本の巨大な地下粒子検出器を使用しました。 1998 年に彼らは、上空から雨が降る数が地球を通り抜ける数よりも多いことを報告しました。このことは、惑星を通過する長い旅をしている一部の人が、SuperK が検出できなかった電子ニュートリノとタウ ニュートリノに至る途中で振動していたことを示唆しています。
カナダのキングストンにあるクイーンズ大学の Arthur McDonald らは、サドベリー ニュートリノ天文台 (SNO) と呼ばれる鉱山の検出器を使用して、太陽から来る低エネルギー ニュートリノを研究しました。チームは 2 つの手法を採用しました。1 つは電子ニュートリノのみを数えることができ、もう 1 つはすべてのタイプに敏感でした。 2001 年と 2002 年に、SNO は、電子ニュートリノは太陽から放出されるすべてのニュートリノのわずか 34% を占めていると報告しました。ノーベル委員会によると、SuperK と SNO の結果は合わせて、ニュートリノが振動することを証明しています。
SNO の結果がそのようなことを示していないことを除けば、9 月 8 日に arXiv プレプリント サーバーに投稿された論文で Smirnov は主張しています。 SNO の結果は、太陽からの電子ニュートリノがその種類を変えることを証明しましたが、それはニュートリノ振動とは本質的に独立している別の物理学のビットを介して行われます、と Smirnov は言います。ノーベル賞委員会は、短い賞の引用だけでなく、賞のより長い技術的説明においてもその間違いを犯した、と彼は言う. 「この実験がノーベル賞を受賞するに値することは間違いありません」とスミルノフは言います。 「彼らが実際に見たものの問題です。」
ニュートリノ振動が発生するのは、奇妙なことに、電子ニュートリノなどの明確なフレーバーを持つニュートリノの質量が明確に定義されていないためです。つまり、物理学者は、電子ニュートリノに 1 つの質量があり、ミュー ニュートリノに別の質量があり、タウ ニュートリノに 3 番目の質量があるとは言えません。代わりに、量子の奇妙さのおかげで、それぞれが 3 つの異なる「質量状態」の異なる組み合わせであり、それ自体が 3 つのフレーバーの異なる組み合わせで構成されています。数学的には、質量状態は、ある方法で電子ニュートリノを作る方法、別の方法でミューニュートリノを作る方法、そしてタウニュートリノを作る方法で噛み合う. /P>
重要なのは、それらの異なる質量のおかげで、3 つの質量状態が時間の経過とともに異なる形で進化するため、それらが噛み合う方法も変化することです。たとえば、ミューニュートリノの場合、質量状態のミューオン成分は互いに強化し合い、電子とタウ成分は互いに打ち消し合います。しばらくすると、質量状態のタウ部分が互いに補強し合い、他の部分が打ち消し合い、ミュー型ニュートリノがタウ型ニュートリノに変化します。しばらく待つと、質量状態のミューオン部分が再び強化され、タウ ニュートリノがミューニュートリノに戻ります。このメカニズムには、異なる速度で回転する複数の質量状態が必要であり、SuperK の結果を説明しています。
対照的に、SNO の結果には、ニュートリノに対する物質の微妙な影響が含まれます。電子ニュートリノは、太陽の奥深くで核相互作用から発生し、電子が豊富な環境に入ります。これらの電子との相互作用は、物質との相互作用が光子の動きを遅くするのと同じように、ニュートリノの質量状態とそのフレーバー構成を変化させます。その「物質効果」の結果として、太陽の心臓部にある電子ニュートリノは 1 つの質量状態のみで構成され、その質量状態は 1 つのフレーバーである電子のみで構成されます。
しかし、ニュートリノが太陽の外に出ると、電子密度が低下し、質量状態への影響が弱まります。したがって、電子、ミューオン、およびタウの状態の通常のフレーバーの組み合わせが出現します。したがって、太陽からの電子ニュートリノは、前後のニュートリノ振動を伴わない方法でフレーバーを変化させますが、単に変化する電子密度を反映しているとスミルノフは言います。そのような「断熱フレーバー変換」は、ニュートリノが太陽の歪んだ環境から逃れると、関与する1つの質量状態がゼロになる可能性があるため、ニュートリノに質量があることさえ必要としない. SNO の研究者は結果を正しく説明し、ニュートリノ振動の観測を主張しなかった、と Smirnov は言う。
一部の物理学者は、スミルノフはニュートリノ振動の特に正確な定義に固執していると述べています。ノースカロライナ州ダーラムにあるデューク大学のニュートリノ物理学者であるケイト・ショルバーグは、「彼は物理学については正しいです。 「しかし、SNO の結果の時点では、ニュートリノ振動の引用は一般的な用法だったので、個人的には問題ないと思います」。
しかし、スミルノフ氏は、SNO の結果が出た後でさえも、ニュートリノが崩壊する可能性やニュートリノがエキゾチックな新しい相互作用を受ける可能性を含め、ニュートリノがどのように機能するかについての「5 つまたは 6 つの」説明が実行可能なままであると述べています。 3 つのフレーバーと 3 つの質量状態を持つニュートリノの写真は、2002 年に日本の富山県にある神岡液体シンチレーター反ニュートリノ検出器 (KamLAND) で、原子炉からの反電子ニュートリノの振動が観測された別の実験の後で初めて、焦点が絞られるようになったと Smirnov は言います。そのため、KamLAND はノーベル賞を共有した可能性があると彼は言います。
いずれにせよ、委員会はマクドナルドと SNO にもっと単純な引用を与えたかもしれない、と一部の物理学者は言う。研究者は 1960 年代後半に太陽からの電子ニュートリノを最初に検出しましたが、太陽モデルによって予測された量の半分未満を測定しました。 SNO は、多くの物理学者の予想に反して、太陽モデルは正しいが、ニュートリノが地球に向かう途中でフレーバーを変化させていることを示しました。 「太陽ニュートリノの問題を解決した SNO がノーベル賞に値することは明らかです」と、バージニア工科大学およびブラックスバーグ州立大学の理論物理学者である Patrick Huber は述べています。
SNOとマクドナルドがノーベル賞に値することに誰もが同意するのに、なぜ引用を持ち出すのですか?多くの若い物理学者は、SNO の結果と太陽ニュートリノ問題の解決策がニュートリノ振動を含まないことを理解していないと彼は言います。ほとんどのニュートリノ物理学者がニュートリノ振動を研究するために設計された実験に取り組んでいることを考えると、それはもっともらしいと Scholberg は言います。>
