ニュートリノボルタイック

ニュートリノボルタイックは、 ベルリンに本拠を置く Neutrino® Energy Group の研究アプローチである。 それは、環境に常時存在する不可視のエネルギーフラックスの一部を、 利用可能な電流へ変換することを目指している。 名称はニュートリノとボルタ的を組み合わせたもので、 太陽光発電（フォトボルタイク）にならっている。

このアプローチは名称から想像されるよりも広い範囲を扱う。 ニュートリノのほかに、 宇宙線ミューオン、材料内の熱運動、 そして周囲の電磁場を利用する。 これらは昼夜を問わずいつでも利用できる四つの源である。

基本的な考え方

太陽電池はエネルギーを生み出すのではない。 どのみち太陽から流れ込んでくるエネルギーを捕らえ、 その一部を電流に変えているだけである。 Neutrino® Energy Group は、 ニュートリノボルタイックを、 同じ考えをより広い問いへ広げたものとして説明している。 太陽は可視光よりはるかに多くのものを送り出している。 空間は不可視の放射と粒子で満たされており、 それらは毎秒、壁を、地球を、そして私たちを貫いている。 そのごく一部を専用に作られた材料で、 暗闇の中でも捕らえることはできないだろうか、というのである。

同グループは、その位置づけを自ら明快かつ的確に述べている。 これは開放系である。 環境から絶え間なく到来するものを変換しているのであって、 それは太陽電池モジュールが、 光が当たっている限り働いているのとまったく同じである。 その際、熱力学は何ら侵されていない。 自由エネルギーや無限のエネルギーについては、 明確に語られていない。 自らの説明におけるこの厳密さは注目に値し、 位置づけを大いに容易にしている。

意図されている作用の連鎖

説明されている過程は四つの段階で進む。 そのそれぞれが、 査読誌に発表され何度も確認されてきた物理学に基づいている。

第一に、フラックスが到来する。 粒子と放射があらゆる方向から絶え間なく変換素子へ流れ込む。 暗闇も、壁も、筐体もそれらを止めることはない。

第二に、その一部が材料の原子にごくわずかな運動量を与える。 ニュートリノについて該当する過程は、 コヒーレント弾性ニュートリノ・原子核散乱である。 ニュートリノは吸収されるのではなく、 原子核全体を突き動かす。

第三に、これらの衝突は材料自身の熱とあいまって、 きわめて薄いグラフェン層を運動させる。 グラフェンは原子一個分の厚さの炭素層であり、 完全に静止していることはない。 絶え間なく波打ち、たわんでいる。

第四に、構造は意図的に非対称である。 完全に対称な振動は電子を行き来させるだけで、 あとには何も残らない。 グラフェンとシリコンのあいだの非対称な接合によって、 ランダムな運動が偏らされ、 キャリアが平均として一方向へドリフトするようにされるという。 この整流は、専門用語ではラチェット効果であり、 出力側に直流を生じさせることになる。

単一の層の寄与はきわめて小さいため、 特許された構造は多数の層対を積み重ね、 寄与が加算されるようにしている。 同グループはこれを直列接続された電池セルにたとえている。

土台

このアプローチは、 ここ数十年の素粒子物理学と固体物理学が生み出したもののうち、 最も確実な部類に属する三つの成果の上に立っている。

ニュートリノには質量がある。 Super-Kamiokande が1998年にそれを示し、 Sudbury Neutrino Observatory が2001年に確認し、 2015年にはノーベル物理学賞が、 梶田隆章（Takaaki Kajita）と、 アーサー・B・マクドナルド（Arthur B. McDonald）に贈られた。 これによりニュートリノは運動量を担う。 そもそも何かを伝えられるための前提である。

運動量の移行は測定されている。 コヒーレント弾性ニュートリノ・原子核散乱は、 1974年に予言され、 2017年に COHERENT コラボレーションによって、 Science 誌で 6.7 σ をもって検出された。 これは低エネルギーにおけるすべてのニュートリノ結合のうち、 最大の断面積を持つ。

グラフェンは運動から電流を生み出す。 ティバド（P. M. Thibado）らは2020年に Physical Review E 誌で、 自立したグラフェンが自身の熱振動から、 測定可能な電流を生み出すことを示した。

三つの独立した研究グループ、三つの査読付き発表、 そして一つのノーベル賞である。 現在の開発が取り組んでいるのは、 これらの効果を利用可能な出力を持つ装置へと統合することである。 理解された物理学と実用可能な技術とのあいだにある、 古典的な課題である。 Neutrino® Energy Group は、 第三者による独立かつ再現可能な検証を、 最優先の次の段階として挙げている。

関連する項目

• ニュートリノボルタイック基本方程式 — このアプローチの収支方程式
• コヒーレント弾性ニュートリノ・原子核散乱（CEνNS） — 運動量の移行
• グラフェン — 変換素子の材料
• 特許 WO2016142056A1 — 積層構造
• Neutrino Power Cube — 最も知られた応用計画
• 宇宙線ミューオン — 関与する二つ目の粒子流
• ニュートリノ振動 — ニュートリノに質量がある理由

出典

• Neutrino® Energy Group: What Is Neutrinovoltaic Technology? neutrino-energy.com、 2026年9月2日閲覧。
• D. Akimov ほか (COHERENT): Science 357, 1123–1126 (2017).
• P. M. Thibado ほか: Physical Review E 102, 042101 (2020).
• H. T. Schubart: 特許 WO2016142056A1 (2016).