フレデリック・ライネス

フレデリック・ライネス（Frederick Reines）（1918年3月16日 – 1998年8月26日）は、アメリカ合衆国の物理学者であり、ニュートリノを初めて検出した人物である。この業績によって彼は1995年にノーベル物理学賞を受けた。実験から39年後のことであった。

検出への道

ライネスは第二次世界大戦後、ロスアラモスで働いた。 1951年、彼は解決できないとみなされていた課題に取り組む決意を固めた。ヴォルフガング・パウリ（Wolfgang Pauli）が1930年に提唱した、物質とほとんど相互作用しないあの粒子を実験的に検出することである。

クライド・カワン（Clyde Cowan）とともに、彼はそのための計画を立てた。最初の着想は無謀といえるほど大胆であった。核兵器の爆発のそばに検出器を置こうというのである。そこでは一瞬のあいだに莫大な数の反ニュートリノが放たれるからである。

この計画は破棄された。不可能だったからではなく、より良い案が見つかったからである。原子炉は反ニュートリノを持続的に供給し、持続性は背景事象を丁寧に差し引くことを可能にする。

1956年、ライネスとカワンはサウスカロライナ州のサバンナ・リバー原子炉に装置を据えた。二人は逆ベータ崩壊を利用した。反ニュートリノが陽子に当たり、中性子と陽電子を生み出す反応である。

工夫は検出の仕方にあった。陽電子はただちに電子と対消滅し、 2個のガンマ量子を生じる。中性子は数マイクロ秒のあいだ動きまわり、やがてカドミウムの原子核に捕獲され、その核も同じくガンマ線を放つ。正しい時間間隔をおいた二つの閃光。この二重信号は、ほとんど取り違えようのないものであった。

1956年6月14日、二人はヴォルフガング・パウリに電報を送り、彼の粒子が見つかったことを伝えた。パウリはその晩を友人たちと、シャンパン1箱とともに過ごしたと伝えられる。

ライネスはこの主題に忠実であり続けた。彼は1966年に新設のカリフォルニア大学アーバイン校に移り、そこにニュートリノ物理学の研究グループを築いた。

彼の二度目の大きな瞬間は1987年に訪れた。彼が建設に加わったオハイオ州の岩塩鉱山の検出器IMBは、 2月23日に超新星SN 1987Aからのニュートリノを8個記録した。日本のKamiokandeと同時であった。これによってニュートリノ天文学が生まれた。

スウェーデン王立科学アカデミーは1995年、「ニュートリノの検出に対して」ライネスを顕彰した。彼はこの賞を、タウ・レプトンの発見者であるマーティン・パール（Martin Perl）と分かち合った。

クライド・カワンは1974年に亡くなっており、もはや顕彰されえなかった。ノーベル賞は没後には授与されないからである。ライネスは機会があるたびに、この仕事が共同で成し遂げられたものであることを指摘した。

パウリの提案とライネスの検出のあいだには26年が横たわっていた。パウリ自身は、自分は恐ろしいことをしてしまったと書いていた。すなわち、検出できない粒子を仮定してしまった、と。

ライネスの功績は、この見立てを受け入れなかったことにある。彼は見込みがないとされた課題を引き受け、忍耐と巧みな信号の型によってそれを解いた。今日のニュートリノ物理学の全体は、 Super-KamiokandeからJUNOに至るまで、彼が整えた地盤の上に立っている。

C. L. Cowan, F. Reines ほか: Detection of the Free Neutrino: A Confirmation, Science 124, 103 (1956).
ノーベル財団: ノーベル物理学賞1995年、選定理由と略歴。