万物に質量を与えるヒッグス粒子の発見が大ニュースとなった昨年、素粒子物理分野でもう１つ重要な発見があった。ニュートリノの特性に関するもので、今後の物理研究に大きなインパクトを与えることは確実だ。キーワードは「ＣＰ対称性の破れ（ＣＰの破れ）」だ。
■ノーベル賞で解明できたのはごく一部
Ｔ２Ｋ実験ではニュートリノの検出に東京大学宇宙線研究所の施設「スーパーカミオカンデ」を用いている。ただ、ＣＰの破れの検出にはスーパーカミオカンデでは不十分で、その20倍の規模の施設「ハイパーカミオカンデ」の建設が構想されている。画像はスーパーカミオカンデの内部の様子（日経サイエンス提供）。
ＣＰの破れは粒子と反粒子（物質と反物質）の振る舞いの微妙な違いのことをいう。2008年にノーベル物理学賞を受賞した小林誠、益川敏英両博士の業績が、このＣＰの破れを説明する小林・益川理論だった。
宇宙誕生時、粒子と反粒子はきっかり同量が生み出された。それが誕生直後、ＣＰの破れの影響で粒子と反粒子の間に数の不均衡が生じ、粒子の方が少し多くなった。それによって現在、粒子の方が残り、星や銀河が形成されたとみられている。
では、その粒子と反粒子の不均衡を小林・益川理論で完全に理解できるかというとそうではない。宇宙における不均衡の程度を１とすれば、同理論で説明が付く割合はその1000兆分の１以下だ。
物質を構成する素粒子はクォークとレプトン（ニュートリノや電子）の２グループに分かれるが、小林・益川理論が説明するＣＰの破れが確認されているのはクォークだけ。ただ大方の研究者はレプトン、特にニュートリノでＣＰの破れがあり、小林・益川理論と同じ仕組みで理解できると考えている。そしてこれが宇宙における粒子と反粒子の不均衡の主因との見方が有力だ。
■世界の有力機関が実験準備
問題はニュートリノのＣＰの破れを実験で実際に発見できるかどうかだ。実験を行う前提としてニュートリノの混合角という３つの値が決まっていなければならない。うち２つの値は1990年代末から2000年代初頭にかけて、日本を中心とするいくつかの国際共同実験で確定した。
残る１つの混合角は値が非常に小さく測定は難しいとみられていたが、2011年、日本を中心とするＴ２Ｋ実験のグループが世界に先駆けて測定結果を発表した。これを受けフランス、韓国、中国をそれぞれ中心とする３つの実験グループが精密測定に挑み、昨年、３つめの混合角の値が確定した。かつては夢だと思われていたニュートリノのＣＰの破れを探る実験が視野に入るようになったわけで、Ｔ２Ｋ実験グループなど世界の有力研究機関が、実験準備を進めている。
（詳細は25日発売の日経サイエンス８月号に掲載）
益川敏英、小林誠
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