スーパーカミオカンデ、宇宙全史の超新星が残したニュートリノの兆候を捉える
2026年7月9日、岐阜県神岡鉱山地下に設置された大型水チェレンコフ検出器「スーパーカミオカンデ」が、「超新星背景ニュートリノ（DSNB：Diffuse Supernova Neutrino Background）」の兆候を捉えたことが明らかになった。DSNBとは、宇宙の歴史全体を通じて起きた無数の超新星爆発が放出したニュートリノが、宇宙空間に拡散・蓄積したものだ。個々の超新星由来ではなく、宇宙全史の「積分」とも言えるこの信号の検出は、ニュートリノ天文学の長年の目標のひとつだった。
なぜ難しいのか――10の58乗個のニュートリノが「ほぼ見えない」理由
太陽より重い星が寿命を終えると、超新星爆発を起こし、1回あたり約10の58乗個ともされる膨大な数のニュートリノを放出する。しかしニュートリノは物質とほとんど相互作用しない素粒子であり、宇宙に拡散したDSNBは極めて低いフラックス（単位面積・単位時間あたりの粒子数）しか地球に届かない。加えて、太陽や大気起源のニュートリノがバックグラウンドとして常に存在するため、DSNB信号の分離は技術的に高難度とされてきた。スーパーカミオカンデは近年、検出器内に微量のガドリニウムを溶解させる「SK-Gd」改良によってバックグラウンド除去能力を強化しており、今回の兆候検出はその成果とも報じられている。
「兆候」から「発見」へ――統計的有意性の確立が次の関門
今回の報告は「兆候」にとどまっており、素粒子物理学で「発見」と認定される統計的有意性（一般に5シグマ）には達していないとされる。引き続きデータを蓄積し、有意性を高めることが当面の課題となる。また、DSNB のエネルギースペクトルや到来方向の詳細な解析が進めば、宇宙の星形成史や超新星爆発の平均的なニュートリノ放出量といった情報を独立した手法で制約できる可能性がある。スーパーカミオカンデの後継機として計画されているハイパーカミオカンデの稼働が実現すれば、検出感度がさらに向上し、DSNBの明確な検出に近づくと期待されている。
