16万光年先の星の爆発を、岐阜の地下でとらえた。カミオカンデの「13秒間の11個」

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1987年の超新星では、爆発の光より先にニュートリノが地球に届いた
光が星の外へ出てくるまでに時間がかかるため、ニュートリノが約2時間先に到着した。
- 対象
- 超新星1987A
- 規模
- 地下3施設で計20個余りのニュートリノ+宇宙望遠鏡
- 研究の種類
- 観測研究
- 確かさ
- ★★★★★
1987年、16万光年先の超新星から来たニュートリノ11個を岐阜県のカミオカンデがとらえた。光より先に届いた「星の死の知らせ」で、ノーベル賞にもつながった。
ひとことで言うと遠い星のばくはつから飛んできた小さなつぶを、日本の地下の装置がつかまえたよ。
1987年2月、南半球の夜空に新しい星が現れました。16万光年先の銀河「大マゼラン雲」で、重い星が一生の最後に大爆発したのです。これが超新星1987A。
ところが、この爆発の「最初の知らせ」を受け取ったのは、望遠鏡ではありませんでした。岐阜県・神岡鉱山の地下1000mにある巨大な水槽、カミオカンデだったのです。
01光より先に届いた「幽霊の粒子」
重い星が燃料を使い果たすと、中心が自分の重さに耐えきれず、一瞬でつぶれます。このとき、ニュートリノという小さな粒子が、ものすごい量で放たれます。
ニュートリノは、ほかの物質とほとんどぶつからない「幽霊のような粒子」。地球でさえ、たいていすり抜けてしまいます。だから星の中からも、すぐに外へ飛び出せます。
いっぽう光は、星の外側のガスに何度もぶつかり、外に出てくるまでに時間がかかります。そのためNASAによると、超新星1987Aでは、ニュートリノが光が見つかる約2時間前に地球に届きました。
02「たった11個」がすごい理由
11個と聞くと、少なく感じるかもしれません。
でも計算上は、このとき私たちの体にも、超新星1987Aから来たものすごい数のニュートリノが通り抜けていきました。そのほとんどは何にもぶつからず、すり抜けていったのです。3000トンの水で待ちかまえて、ようやく11個だけが水とぶつかって、かすかな光を残しました。
それでもこの11個は、天文学の歴史を変えました。
- 超新星の中心で本当に星がつぶれていたことを、初めて直接示した
- 太陽以外の天体から来たニュートリノを初めてとらえた
- 「ニュートリノ天文学」という新しい分野が生まれた
この業績などにより、小柴さんは2002年のノーベル物理学賞を受賞しました。

0337年後の答え合わせ:やっぱり中性子星はありそうだ
超新星のあとには、中性子星かブラックホールが残るはずです。ニュートリノの観測は、中性子星かブラックホールのどちらかができたことを示していました。
ところが、肝心の中性子星そのものは、何十年も見つかりませんでした。爆発で飛び散ったちりに、すっぽり隠されていたのです。
04次の超新星を、日本は待っている
天の川銀河の中で超新星が起きるのは、100年に数回ほどと考えられています。前回、天の川銀河で肉眼で見えた超新星は1604年の「ケプラーの超新星」。そろそろ起きてもおかしくありません。
カミオカンデの後継機スーパーカミオカンデは、5万トンの水で、いまも次の超新星を待ちかまえています。もし天の川銀河の中で起これば、何千個ものニュートリノがとらえられると期待されています。
05まとめ
- 1987年、16万光年先の超新星から届いたニュートリノを、カミオカンデが13秒間で11個とらえた
- ニュートリノは光より約2時間先に到着した「星の死の知らせ」だった
- 2024年、ウェッブ望遠鏡が中性子星の証拠を見つけ、37年越しの答え合わせとなった
地下1000mの暗闇で、宇宙のはるか彼方の星の最期を待つ。次の「知らせ」は、明日届くかもしれません。
この研究を英語で読もう原田英語の English CornerIn February 1987, a massive star in the Large Magellanic Cloud, a galaxy 160,000 light-years away, exploded…
音声
4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く
原田英語の English Corner
この研究を英語で読もう
In 1987, a big star exploded far away in space. This kind of explosion is called a supernova. Before people saw its light, a machine deep under the ground in Gifu, Japan, caught tiny particles from the star. These particles are called neutrinos.
The machine, Kamiokande, found 11 of them in about 13 seconds. This discovery later helped a Japanese scientist win a Nobel Prize.
65 words ・ CEFR A2
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1987年、宇宙のはるか遠くで大きな星が爆発しました。このような爆発は超新星と呼ばれます。人々がその光を見る前に、日本の岐阜県の地下深くにある装置が、その星から来た小さな粒子をとらえました。この粒子はニュートリノと呼ばれます。
カミオカンデというその装置は、約13秒間に11個のニュートリノを見つけました。この発見はのちに、日本の科学者がノーベル賞を受賞する助けになりました。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
超新星から来たニュートリノを岐阜のカミオカンデがとらえた話なので B。
Q2. How many neutrinos did Kamiokande find?
found 11 of them in about 13 seconds とあるので D。13は秒数。
Q3. In this passage, "exploded" means ...
直後に This kind of explosion(このような爆発)とあり、星が激しく「爆発した」という意味なので C。
In February 1987, a massive star in the Large Magellanic Cloud, a galaxy 160,000 light-years away, exploded as a supernova. When such a star runs out of fuel, its core suddenly collapses and releases huge numbers of neutrinos, tiny particles that pass through almost everything. Because neutrinos escape the star quickly while light is delayed by the star's outer gas, the neutrinos reached Earth about two hours before the light was spotted.
Kamiokande, a huge water tank 1,000 meters underground in Gifu, Japan, detected 11 neutrinos in about 13 seconds, and a US detector caught 8 at the same time. This was the first detection of neutrinos from beyond the Sun, and it led to a Nobel Prize in 2002.
120 words ・ CEFR B1
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1987年2月、16万光年離れた銀河である大マゼラン雲にある重い星が、超新星として爆発しました。こうした星は燃料を使い果たすと、中心核が突然つぶれ、ほとんど何でもすり抜けてしまう小さな粒子、ニュートリノを大量に放出します。ニュートリノはすぐに星から飛び出す一方、光は星の外側のガスに足止めされるため、ニュートリノは光が見つかる約2時間前に地球に届きました。
岐阜県の地下1000メートルにある巨大な水槽カミオカンデは、約13秒間に11個のニュートリノを検出し、アメリカの検出器も同時に8個をとらえました。これは太陽以外から来たニュートリノの初めての検出で、2002年のノーベル賞につながりました。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
遠い超新星から来たニュートリノを検出した出来事が中心なので A。
Q2. Why did the neutrinos arrive before the light?
Because neutrinos escape the star quickly while light is delayed by the star's outer gas とあるので C。光より速いわけではない点に注意。
Q3. Why was it important that a US detector caught neutrinos at the same time?
離れた2つの装置が同時に反応したことで、偶然ではなく超新星からの信号だと確かめられると推測できるので D。
When Supernova 1987A erupted in the Large Magellanic Cloud, about 160,000 light-years away, the first signal to reach Earth was not light. As the core of a massive star collapses, it releases an enormous burst of neutrinos, particles that interact so weakly with matter that they stream straight out, whereas light must work its way through the star's outer layers. According to NASA, the neutrinos therefore arrived about two hours before the light was detected.
In a 3,000-ton water tank 1,000 meters underground in Gifu, the Kamiokande team led by Masatoshi Koshiba recorded 11 neutrinos within about 13 seconds, and the American IMB detector simultaneously registered 8, confirming the signal's origin. Though few, these events provided the first direct evidence of core collapse, the first neutrinos detected from beyond the Sun, and the birth of neutrino astronomy; Koshiba received the 2002 Nobel Prize in Physics. But the expected neutron star stayed hidden behind dust for decades. Only in 2024 did the James Webb Space Telescope detect highly ionized argon near the center, and all the likely scenarios the researchers found involved a newborn neutron star.
185 words ・ CEFR B2
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約16万光年離れた大マゼラン雲で超新星1987Aが爆発したとき、最初に地球に届いた信号は光ではありませんでした。重い星の中心核がつぶれると、ニュートリノが大量に一気に放出されます。ニュートリノは物質とほとんど相互作用しないので、そのまま外へ流れ出ますが、光は星の外層をくぐり抜けて進まなければなりません。NASAによると、そのためニュートリノは光が検出される約2時間前に到着しました。
岐阜県の地下1000メートルにある3000トンの水槽で、小柴昌俊さんが率いるカミオカンデのチームは約13秒間に11個のニュートリノを記録し、アメリカのIMB検出器も同時に8個をとらえ、信号の出どころが確かめられました。数は少なくても、これらの事象は、中心核の崩壊の初めての直接的な証拠となり、太陽以外から来たニュートリノの初めての検出となり、ニュートリノ天文学の誕生をもたらしました。小柴さんは2002年のノーベル物理学賞を受賞しました。しかし、あとに残るはずの中性子星は、何十年ものあいだちりの向こうに隠れたままでした。2024年になってようやく、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が中心付近で強くイオン化したアルゴンを検出し、研究者たちが可能性が高いとしたシナリオはどれも生まれたての中性子星を含むものでした。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
ニュートリノの検出とその意義、さらに2024年の中性子星の証拠までを述べているので C。
Q2. What did the James Webb Space Telescope detect in 2024?
detect highly ionized argon near the center とあるので A。
Q3. Why does the author write "Though few" about the 11 neutrinos?
Though few に続けて、3つの重要な成果とノーベル賞を挙げており、数が少なくても意義は大きかったと強調しているので B。
重要単語
- supernovaB2名詞超新星A supernova is the explosion of a massive star.
nova はラテン語で「新しい(星)」。複数形は supernovae または supernovas。 - neutrinoC1名詞ニュートリノNeutrinos pass through almost everything.
イタリア語で「小さな中性のもの」。neutral(中性の)+-ino(小さい)。 - detectorB2名詞検出器The detector was built deep underground.
detect(検出する)+-or。smoke detector「煙探知機」、lie detector「うそ発見器」。 - burstB2名詞(短時間の)大量放出A burst of neutrinos lasted only seconds.
a burst of ~「~の噴出・突発」。a burst of laughter「どっと起こる笑い」。 - remnantC1名詞残骸Astronomers studied the supernova remnant.
remain(残る)と同語源。supernova remnant「超新星残骸」は定番表現。 - collapseB2名詞・動詞崩壊(する)The core collapse produced many neutrinos.
col-(共に)+lapse(落ちる)。建物の倒壊、経済の破綻、人が倒れることにも使う。 - simultaneouslyC1副詞同時にTwo detectors simultaneously recorded the signal.
at the same time の硬い言い方。simultaneous interpretation「同時通訳」。
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1987年、16万光年先で星が大爆発。その「知らせ」は光より先に、幽霊のような粒子ニュートリノとして地球に届き、岐阜県の地下にあるカミオカンデが13秒間で11個をとらえた。これがのちのノーベル賞につながったらしい。
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出典・参考文献(5件)タップで表示
- Hirata et al. (1987) Observation of a neutrino burst from the supernova SN1987A, Physical Review Lettersdoi.org
- Bionta et al. (1987) Observation of a neutrino burst in coincidence with supernova 1987A in the Large Magellanic Cloud, Physical Review Lettersdoi.org
- Fransson et al. (2024) Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A, Sciencedoi.org
- NASA (2024) Webb Finds Evidence for Neutron Star at Heart of Young Supernova Remnantscience.nasa.gov
- NobelPrize.org, The Nobel Prize in Physics 2002nobelprize.org
※本記事は上記の研究・公開資料をもとに、原田英語が独自の言葉で解説したものです。引用は著作権法第32条の範囲で行い、出典を明記しています。画像はすべてオリジナルのイメージです。研究結果には限界や個人差があります。誤りのご指摘は原田英語のお問い合わせフォームから。











