夜空は本当は輝いている――野村泰紀が語る素粒子・ニュートリノ・宇宙の始まり

ものすごいエネルギーのニュートリノをちょっとずつで、しかも地球なんか通り抜けるんで、核兵器に当てると、ちょっとずつ核反応を起こして。ああ、無力化する。そうです。

宇宙ってビッグバンの熱かった時期って見えてるんですね。遠くを見れば見るほど昔が見えるんですよね。本当は夜空ってピカピカ輝いてるはずなんですよ。

宇宙全体にダークマターがものすごく充満しているだろうって言われてますよ。そうですね。僕らの知ってる標準模型の物質、その原子核とか電子とか光とかの5倍ぐらいの量があるんですよ。

反発力みたいに働くようなエネルギーが満ちてるはずなんですよ。わかんないんでダークエネルギーって言うんですけど。あ、そっちはダークエネルギー。そうです。だから名前似てるけど、なんかちょっと混乱する。なんかわかんないものをダークっていうのが、きっと流行ったんですよね。きっとその頃。全然違うんですよ。

ノーベル賞を受賞された後、小柴さんにインタビューしたんですよね。これ、ついつい我々、「これ何の役に立ちますか？」って言ったら、小柴さんがきっぱりと「何の役にも立ちません」って。

それが多分正しいっていうか、科学と技術は違うんで、技術はもちろん役に立つことをやらないと、それが目的なんですけど。科学のアプローチはそれでいいと思うんですけど、結果起こってきたことは、光の正体なんか何でもいいわけじゃないですか。どうでもいいわけじゃないですか。光を使えるわけで。

それを明らかにしたのは19世紀のマックスウェル。電気と磁気の波なんだと。人間が色だと思ってるのはその波の波長っていうか、これがちょっと違うのは紫に見えて、違うのは赤に見えて。だとすると見えない範囲の波もあるはずで、エネルギーの低い赤外線とか電波とか言いますけど、だったらそのエネルギー低いんで害もないんだから。高い方は紫外線、X線って言って害がありますけど。そいつを使ってリモコンを作ったり、ラジオをやったり、結果、役に立つわけですよ。

結果それが、最初は爆弾に使われちゃうわけですけど。核になっちゃいます。でも、原子力発電、今使ってるわけで。やっぱりそういう原子を知る、「何の役に立ちますか？」って最初言われたら、やっぱり「立ちません」が答えなんですよ。

だから結果的にニュートリノも実はいくつかあって、例えばニュートリノってスカスカなので。なんでスカスカなのに見えるかというと、同じです。容器とほとんどスカスカでも、すげえたくさん水を集めてるので、たまにはぶつかるんですよ。はい、そうですね。それを同じようにまたその光っていうか、それを集めて見るんですけど。

最初の初代の、小柴昌俊さんがやったカミオカンデは、超新星が爆発ぐらいしないとやっぱり感度がないんですけど、その次にスーパーカミオカンデ、次世代ができるんですけど、それっていうのは超新星がなくてもニュートリノがもう見えるんですよね。

例えば地球の大気に宇宙からの宇宙線がぶつかった時に、そこからそれの余波でニュートリノが出るんですけど、そういうのも見れるんで。そうするとスカスカ通ってくるんだけど、炭鉱でやってるんですよ、下の方で。それはニュートリノはスカスカ来て、ちゃんと来てくれるけど、他のは山に邪魔されて来れないんで、ノイズが減るという理由で地下に行くんですけども。

そうすると山の厚さってちょっと違うじゃないですか。そうなんですよね。だから山の地図、中にいて作れるんですよ。ってことは地球の中も見れるはずで、まだ実用化は多分してないと思うんですけど、例えば鉱山とか、どういう金属があるかとか、マントルとかああいう構造とかも探ることにも使える。

あるいは火山でマグマがどこまで来てるのかって、あれはニュートリノではないですけど、同じようなものですよね。そうですね。あれでマグマが上がってきて火山が噴火するかもしれないという、言ってみれば人間のX線写真のように、火山をX線写真でやったり、あるいはピラミッドの中に空洞があるかどうかって、ああいうことに使われてますよね。

そうですね。それは全く同じ原理で、X線の場合は光と同じ電磁波で、人間の目が見える紫よりさらに波長の短いものは、まずは紫外線って言って、もっと短いものはX線って言って、まだ光と一緒なんですけど、強力版の光みたいなんですけど。それを当てるとエネルギーが高すぎて通過してしまうので、骨は通過できないんで、それを使って中を見てるのがレントゲンですけど。

そういうのっていうのは別に電磁波、光である必要なくて、ミューオンっていう粒子を使ってるんですけど。それを使ってやってるのがピラミッドとか、最近だと麻薬かなんかの、違法のをミューオンで見つけたんですよ。はい、そうなんですか。

最初、X線みたいのでやると、X線で通れないぐらい分厚い、鉛かどうか僕知らないですけど、鉛みたいなのでやると、もうやっぱり通らないんですよ。だからもちろん犯罪組織もわかっていて、すげえ分厚いのでやって、いわゆるX線とかでは無理なんですけど、ミューオンはそのぐらいだったら通過しちゃうんですよ。なるほど。それで捕まえたっていうニュース。だからそれで麻薬を見つけて捕まえるという。そうそう。

ピラミッドもおそらくミューオンで、ニュートリノは仮にミューオンが通過できないのでもっと通過しますから、地球の全体のコアまで見るとか。

あとこれはちょっと超将来的すぎて、でも論文出てたんですけど、ニュートリノって原子核反応に付随して出るんですよ。だから太陽から出たりするんですけど、原子核反応が起こるとニュートリノが。ってことはニュートリノを当てると原子核反応を調整できるんですけど。

これ現実的ではないんですけど、ものすごいエネルギーで、もうお金的に無理なんですけど、ものすごいエネルギーのニュートリノをちょっとずつで、しかも地球なんか通り抜けるんで、核兵器に当てると、ちょっとずつ核反応を起こして。ああ、無力化する。そうです。

なるほど。っていう論文はあります。だけど全然現実的じゃないんで、もう20年、30年もできないんで、政治にはあまりインパクトないですけど。いや、それ実現するといいですよね。世界中の核兵器が全て無力化するという。

でも無力化したぞって言っても信じないとか、なんか心の面がありますからね。実際に使ってるわけじゃないので、無力化したと、でも俺は信じないって言って、無力化したのを信じて何かができるかっていうと、無力化がもしできてなかった場合に、とか。政治はもっと複雑だと思うんですけど、一応そういう話もあったりするんで。

でも核兵器を管理してる側は、プルトニウムが少しずつ少しずつ核分裂してしまうことがわかってるので、無力化したらすぐわかると思うんですよね。ああ、そうですか。そうですね。だから今度は、それをやられてるのを知ることはできるようになりますよね。その反応が起こってるかどうかを周りで見ておいて。ですよね。

そういうのがポロポロ出てきてたら、「やべえ、攻撃食らってる」と。場所を移すとか、結局手は打たれちゃうと思うんですけど。そうか、場所を動かせばいいのか。いや、でも世界中の核を無力化するっていいですよね。いいですね。いいですね。それは平和的な方法ですね。

そういうのを聞くと、やっぱりロマンがあるなと思うんですけど。しかもあともう少し、本当にロマンで言うと、宇宙ってビッグバンの熱かった時期って見えてるんですね、直接。ああ、はい。138億年前の。そうです。宇宙がまだ38万歳だったところまでは見えてるんですよ。

光が10億年かかってくるところの、例えば星を見たら、10億年前に出た光を今見てるので、ってことは10億年前の姿を見てるので、遠くを見れば見るほど昔が見えるんですよね。昔を見れば宇宙は熱くて光り輝いてたと言ってたわけだから、本当は夜空ってピカピカ輝いてるはずなんです。

ビッグバンが直接見えるはずなんですよ。遠くを見たら背景はピカピカなはずなんですけど、人間の目には見えません。当然、暗い。でもそれは単に宇宙が膨張してるんで、下がりながら光を出すと波が伸びちゃうんですよ。ドップラー効果ってやつ。救急車の。音声のドップラー効果の光版ですよね。そうです。ピーポーピーポー、タンタンタンってやっても、遠ざかりながら行くと伸びちゃうんで。

音の場合は低く聞こえるんですけど、光の場合は人間の目で見える波を超えちゃって、電波領域に行っちゃうんですよ。さっき言ったように電波ってもっと光の間延び版なので。だから電波が見える生物がいたら夜空ってピカピカですよ。だから人間が夜暗いって言ってるのは、「何言ってるの？ それお前が見えてないだけだよね」みたいな。

そこが見えてるんですけど、じゃあ宇宙の0秒のところが見えてるかっていうと、そうではなくて。宇宙が38万、今138億で、38万歳って、だから40歳の人にとっての生後数時間とかですかね。結構初期なんですけど、それより前はある意味密度が高すぎて光が進めないんですよ。ああ、光が出ない。そう。だからそこからしか見えてない。そこまでしか見えないんですよ。

太陽と一緒です。太陽って光ってるって言ってるけど、表面で光を作ってるわけじゃなくて、中の方で作ってて、光がガチャガチャガチャガチャで、やっぱり密度が高いんで、ガチャガチャやって表面まで来たら、もう物がないんで、そこからスーッてまっすぐ来て目に入ってるわけですけど。ってことは人間が情報を取れてるのは表面だけなんですよ。だから表面が見えるって感じになるんですけど。

同じで、宇宙は始まってすぐはすごい密で、ガチャガチャやってて、38万歳になったところで十分密度が下がって、正確にはそこが宇宙で初めて原子ができるところなんですけど、原子ができて、そこから光がまっすぐプーッて来たのが、実際、電波望遠鏡で全天見えてるんですよ。直接38万歳が見えるってすごいことなんですけど、逆に言うとそこまでしか見えないんですよ。なるほど。

ところがニュートリノでもし見れれば、光はガチャガチャ言ってもニュートリノはもっと通るので、直接もっと、宇宙が始まって1分とかのところが直接見えるはずなんですよ。1分後ね。1分後ぐらいの。そう、1分歳ぐらいの。

その前はそもそもどうだったのかというと、そもそも真空で、真空の揺らぎからって言われるんですけど。何ですか、真空の揺らぎ？ これは一つの説です。あくまで説。そうです。

宇宙が熱かったってのはもう実際事実で、そう言ったように見えていて、38万歳の時の温度はもう3000度とわかっていて、宇宙が始まって1秒ぐらいの頃って100億度ぐらいなんですけど、そのぐらいの時に原子核っていうのが合成されるんですよね。それまで原子核ってないんですよ、宇宙に。

陽子と中性子がくっつくと原子核になるんですけど、くっつこうとしても熱すぎるんで。温度が熱いっていうのは、すごい勢いで物が飛び回ってることを温度が熱いって言うんで、作ろうとしてもすぐぶっ壊されちゃうんですよ。ボンバーされて。100億ぐらいまで下がってくると、100億って結構涼しいんで。いやいや、大変な熱さですけどね。

でも陽子、中性子がくっついて、水素がヘリウムになって、なんとかって作られるんですよ。そのプロセスって計算できるんですね。100億ぐらいに何が起こるかっていう理論は知ってるから。なんで知ってるかっていうと、最初に戻ると、ちゃんと地上で100億に対応する温度ぐらいまでエネルギーを上げて素粒子実験をしてるから。なるほど。

そうやって関係するんですけど。そうすると計算していって、水素と、水素の同位体って言うんですけど、ちょっと重い重水素っていう、陽子だけじゃなくて陽子に中性子が1個くっついたやつで、もう1個くっつくとトリチウムっていう、福島の時に話題になったものになるんですけど。そういうのとかヘリウムとかが、宇宙が始まって1秒後ぐらいから10分ぐらいの間に合成されるんですけど、10分ぐらいで終わるんですよ。

最終的にいろんな種類の原子がどのぐらいの比でできますかっていうのを詳細に計算できて、もう宇宙はできて1秒後ぐらいからあとは精密科学です。実はもっと面白いのは、炭素とか酸素とか、その時できないんですけど。後からできてくるんですよね。

そうなんです。もっと後に、100億年後ぐらいに星っていうものができて初めて星の中で作られて、やっぱり前みたいに星が「もうあかん」って死ぬ時に、それを飛び散らせて、その飛び散ったガスがもう1回収縮して、第2世代、第3世代の星のうちの一つが僕らの太陽なんですけど。だから炭素が太陽系にはあるという話ですけど、そういうふうに宇宙っていうのは、もう基本1秒後ぐらいからあとは理論でよくわかってるんですよね。

そこでダークマターっていうのがあるわけでしょ。あれ、要するにダークマターって、わからないけど何かあるに違いないって、ダークマターと呼んでるってことですか？

そうです。それだけです。だから逆に言うとヒッグスも20世紀頭には知らなかったわけで、今全部知ってるっていう方が不思議だって言い方をすれば。ある意味そんなに、名前がダークとか暗黒なんで、ダース・ベイダーみたいですけど、それはもう名前のつけ方で、よく知らん粒子。ちょっと驚きなのは、それがほとんどだっていうことはちょっと、ですね。

宇宙全体にダークマターはものすごく充満しているだろうって言われてますよね。標準模型の物質、原子とか電子とか光とかの5倍ぐらいの量があるんですよ。そうするとどのぐらいの質量がなきゃいけないかがわかる。一方で星とかガスとか、そういうのがどれだけあるかは、そこから出てくるX線とかだったり、星の重さを推定して足し上げたりすればわかるので、全然ずれてるんですよ。

はい。それだけ引き算すると、不明なものがいっぱいあるわけですね、まだまだ。そうです。僕らがわかってるのは逆にもう本当、10何パーセント。