多田将 すごい実験
素粒子物理の最前線
科学者の本は難しい。頭が良すぎるから。著者は物理がわからなかったのが強み
中央大学杉並高校での4回の授業。質問を受けつつ進行
東海村 J-PARC ニュートリノ実験のビームラインの設計
岐阜県神岡町（295km先）のカミオカンデに飛ばす。
加速器の説明
電場（＋－）で加速
磁場（N S）でコントロール 非常に弱い 電流で磁場をより強く（1周20万分の1秒ごとに）
高速の陽子のコントロールにはカーブを大きくする必要（より速くには、より大きく）
繰り返して（30万回）徐々に速度アップ １周1.6km、2秒で30万回 1ミクロン以下の精度
加速器の性能
①エネルギー 電圧で決まる J-PARCは50GeV
②壊せる個数
エネルギー x 個数＝Power J-PARCは1MW
標的は３つ
物質・生命科学実験 中性子、ミューオン
ハドロン実験 K中間子
ニュートリノ実験 ニュートリノ
陽子をぶっつける
陽子を一次ビームラインで（超伝導電磁力を利用）神岡に向けカーブさせる
ターゲット（材質はグラファイト）にぶっつける
まずπ中間子（電気帯びる）が出る。
散るのを電磁ホーンを通して纏める。
その後、π中間子は数十mでニュートリノ（電気帯びない）に変わる。
ビームダンプでニュートリノだけを通す。
ニュートリノモーターで神岡へ。
数は1秒で1000兆個あるので、少々方向が変わっても大丈夫。
陽子の作り方 水素元素＝陽子＋電子 （中性子なし）
フィラメントに電流を流すと、電子が飛び出す。これが水素元素の電子を弾き飛ばす。
残るのはH+＝陽子のみ。もわっと暖めると電子がくっつく。電子が２つ、陽子が１つで、差し引きH-イオン
J-PARCでは、H-イオンをつくってから、電子を２つ取って、H+＝陽子。をつくる。
水素がマイナスイオンになりやすいことと、加速のしやすさ。フィラメントを暖めると電子が出てくる。これに水素ガスを吹き付けると次々とマイナスイオンになる。電圧をかけ、加速する。
荷電変換装置（炭素のフォイル）で陽子だけが通過。
実験は7-9月の3ヶ月は休み。電気代が年間50億円で、夏も稼動すると100億円に。
失敗例 陽子崩壊 観測に水のタンク用意。理論家の計算が間違い。（陽子はほとんど崩壊しない）
ニュートリノ検出器（カミオカンデ）に活用
超新星爆発。ニュートリノをカミオカンデが捕捉（13秒で11個）。予想通りの時間。（時間を測定する装置があった）
Spring８による毒カレー分析 電子を飛ばすシンクロトロン（J-PARCは陽子）
電子は急速で曲がるときに放射光(X線）を出す。
カレーの原子にX線をぶっつける。
カレーの原子の電子が飛ばされ、上の軌道に。
下の軌道に戻るが、その際、捨てるエネルギーが光となって放出される。波長で何かがわかる。砒素だけなら他方法でわかるが、砒素のなかの超微量な不純物を判定。/同一品であることを証明。.
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歴史
ラザフォード ラジウムの自然崩壊のα線を金の原子の膜（金箔）にぶっつける。
大部分がそのままとおり、一部が反射
原子核と電子の存在ボーア 電子の軌道も含め、原子模型を理論化
ラザフォード 原子核をくだき、陽子を取り出す(プラスの電気）
チャドウイック 中性子を取り出す。(電気なし）原子核でプラスの陽子とゼロの中性子が固く結びつく。「強い力（核力）」 湯川秀樹が提唱
中性子は15分で勝手に壊れ、陽子と電子が生まれるが、質量が合わない。
パウリ（ボーアの弟子） 見つかっていない粒子が存在するはず
エンリコ・フェルミが発見、ニュートリノと命名。 中性子→陽子＋電子＋ニュートリノneurtr-ino ＝ neutral-small
中性子が自然に壊れる。 「弱い力」の存在
陽子と中性子の構造
陽子 アップクォーク2+ダウンクォーク1 2/3+2/3-1/3＝１
中性子 アップクォーク1+ダウンクォーク2 2/3-1/3-1/3＝0小林誠、益川敏英 「クォークが6個在ればすべての物理現象を説明できる」との提唱
結果
第一世代 第二世代 第三世代 クォーク
（陽子、中性子）アップクォーク (赤、青、緑）
ダウンクォーク (赤、青、緑）チャームクォーク（赤、青、緑）
ストレインジクォーク（赤、青、緑）トップクォーク（赤、青、緑）
ボトムクォーク（赤、青、緑）強い力、電磁力 重力 レプトン 電子 電子 ミューオン タウオン 電磁力 ニュートリノ 電子ニュートリノ ミューニュートリノ タウニュートリノ 弱い力
クォークでできているもの＝ハドロン
ニュートリノ neurtr-ino ほとんどが地球を通り抜ける。反応性に乏しい。
カミオカンデ 水のタンク 光電子増倍管で囲う。
ニュートリノが中性子に当たり、ミューオンが出る。
ミューオンが高速で走り、チェレンコフ光が出る。スーパーカミオカンデ 5万トンの水(カミオカンデは3000トン）
ニュートリノ振動理論（坂田、牧、中川）
質量がなければ、電子NT、ミューＮＴ、タウNTはそのままのはず。
質量の差があれば、相互に変化KTK（高エネ研・高岡）実験でこれを証明。
T2K(東海・高岡）でビーム威力を100倍。カミオカンデ 1秒で1000兆個撃ちだす。拡散し、到着3000万個。24時間で10個は到着
反応性乏しいが、数打ちゃ当たる。他からのものと比べるため、３秒ごとに８回連射。