ニュートリノのソースを表示

{{Otheruses|素粒子|音声合成ソフト|NEUTRINO}}
{{混同|ニュートラリーノ}}
{{Infobox particle
| 背景色 =
| 名前 = ニュートリノ
| 画像 = FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg
| 説明 = 
| 型数 = 3（[[電子ニュートリノ|{{粒子の記号|νe}}]]、[[ミューニュートリノ|{{粒子の記号|νμ}}]]、[[タウニュートリノ|{{粒子の記号|ντ}}]]）
| 分類 =
| 組成 = [[素粒子]]
| 統計 = [[フェルミ粒子]]
| グループ = [[レプトン (素粒子)|レプトン]]
| 世代 = 第一、第二、第三世代
| 相互作用 = [[弱い相互作用]]<br />[[重力相互作用]]
| 粒子 = 
| 反粒子 = {{粒子の記号|反νe}}、{{粒子の記号|反νμ}}、{{粒子の記号|反ντ}}
| ステータス = 
| 理論化 =
| 発見 =
| 記号 = {{粒子の記号|νe}}、{{粒子の記号|νμ}}、{{粒子の記号|ντ}}
| 質量 = あり
| 平均寿命 =
| 崩壊粒子 = 
| 電荷 = 0
| 荷電半径 = 
| 電気双極子モーメント = 
| 電気的分極率 = 
| 磁気モーメント = 
| 磁気的分極率 = 
| 色荷 = 持たない
| スピン = {{frac|1|2}}
| スピン状態数 = 
| レプトン数 = 
| バリオン数 = 0
| ストレンジネス = 
| チャーム = 
| ボトムネス = 
| トップネス = 
| アイソスピン = 
| 弱アイソスピン =
| 弱アイソスピン_3 = 
| 超電荷 = 
| 弱超電荷 =
| カイラリティ = 
| B-L =
| X荷 =
| パリティ = 
| Gパリティ = 
| Cパリティ = 
| Rパリティ = 
}}
'''ニュートリノ'''（{{Lang-en-short|neutrino}}{{efn|「neutrino」という語は、「中性の（もの）」という意味のneutroという語幹に、[[イタリア語]]の「小さい～」を意味する[[接尾辞]]（[[指小辞]]）の「ino イーノ」を組み合わせた造語である。}}）は、[[素粒子]]のうちの中性[[レプトン (素粒子)|レプトン]]の名称。'''中性微子'''(ちゅうせいびし)とも書く<ref>[https://atomica.jaea.go.jp/dic/detail/dic_detail_551.html ニュートリノ - ATOMICA -]</ref>。[[電子ニュートリノ]]・[[ミューニュートリノ]]・[[タウニュートリノ]]の3種類もしくはそれぞれの反粒子をあわせた6種類あると考えられている。

[[ヴォルフガング・パウリ]]が[[中性子]]の[[ベータ崩壊|β崩壊]]で[[エネルギー保存の法則|エネルギー保存則]]と[[角運動量保存の法則|角運動量保存則]]が成り立つように、その存在[[仮説]]を提唱した。「ニュートリノ」の名はニュートラルから来ておりβ崩壊の研究を進めた[[エンリコ・フェルミ]]が名づけた。[[フレデリック・ライネス]]らの実験により、その存在が証明された。

== 性質 ==
{| class="wikitable" align="right" style="margin: 0 0 1em 1em;"
|+標準モデルにおける<br />ニュートリノの分類
|-style="background:#efefef;"
![[フェルミオン]]
!記号
!質量（予測値の上限）**
|-
!colspan="3" style="background:#ffdead;"|第一世代
|-
|style="background:#efefef;"| [[電子ニュートリノ]]
|<math>\nu_e</math>
|<math>< 2.5 \, \mathrm{eV}</math>
|-
|style="background:#efefef;"| 反電子ニュートリノ
|<math>\overline{\nu}_e</math>
|<math>< 2.5\, \mathrm{eV}</math>
|-
!colspan="3" style="background:#ffdead;"|第二世代
|-
|style="background:#efefef;"| [[ミューニュートリノ]]
|<math>\nu_\mu</math>
|<math>< 170\, \mathrm{keV}</math>
|-
|style="background:#efefef;"| 反ミューニュートリノ
|<math>\overline{\nu}_\mu</math>
|<math>< 170\, \mathrm{keV}</math>
|-
!colspan="3" style="background:#ffdead;"|第三世代
|-
|style="background:#efefef;"| [[タウニュートリノ]]
|<math>\nu_\tau</math>
|<math>< 18\, \mathrm{MeV}</math>
|-
|style="background:#efefef;"| 反タウニュートリノ
|<math>\overline{\nu}_\tau</math>
|<math>< 18\, \mathrm{MeV}</math>
|}
{{See also|電子ニュートリノ|ミューニュートリノ|タウニュートリノ}}

ニュートリノは[[電荷]]を持たず、<math>\begin{matrix}\frac{1}{2}\hbar\end{matrix}</math>の[[スピン角運動量|スピン]]を持つ。[[質量]]は当初ゼロとされていたが後にゼロ以上の極めて小さい値を取るものとあらためられ、現在は世代ごとの予測質量の上限値が示されている。

[[標準模型]]によれば、ニュートリノには電子ニュートリノ (<math>\nu_e</math>)、ミューニュートリノ (<math>\nu_\mu</math>)、タウニュートリノ (<math>\nu_\tau</math>) の3世代とそれぞれの[[反粒子]]が存在する。これらは[[電子]]、[[ミュー粒子]]、[[タウ粒子]]と対をなしている。

=== 相互作用 ===
標準模型のニュートリノは[[強い相互作用]]と[[電磁相互作用]]がなく、[[弱い相互作用]]と[[重力相互作用]]でしか反応しない。ただ、質量が非常に小さいため、重力相互作用もほとんど反応せず、このため他の素粒子との反応がわずかで、透過性が非常に高い。

そのため、[[原子核]]や[[電子]]との衝突を利用した観測が難しく、ごく稀にしかない反応を捉えるために高感度のセンサや大質量の反応材料で構成される[[ニュートリノ検出器]]を用意する必要があり、他の[[粒子]]に比べ研究の進みは遅かった。

4世代目以降のニュートリノとして重力相互作用しかしない[[ステライルニュートリノ]]を仮定する理論もあるが、その存在はまだ実験的に確認されてはいない。

=== 反粒子 ===
{{Unsolved|物理学|ニュートリノはそれ自身の反粒子でもあるのか？ニュートリノは[[マヨラナ粒子]]か？}}
電荷を持たない粒子であるため、中性の[[パイ中間子]]のようにそれ自身が反粒子である可能性がある。ニュートリノの反粒子がニュートリノ自身と異なる粒子であるか否かは現在でも未解決の問題である。

== 仮説と検証の歴史 ==
[[File:FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg|250px|thumb|米国アルゴンヌ国立研究所に設置されたZero Gradient Synchrotronの水素泡箱で観測された（水素泡箱による観測としては）史上初のニュートリノ（[[1970年]][[11月13日]]）。ニュートリノは電荷を持たず泡箱に軌跡を残さない。写真右手中央の黒い影の右側で3つの軌跡が突然始まっている。この位置でニュートリノが陽子に衝突した。同時に生成した[[ミュー粒子]]は非常に見分けにくいが、ほぼ直線状に軌跡を残している。短い軌跡は陽子。]]
[[アルファ崩壊]]の場合、[[アルファ粒子]]（アルファ線）と新しく出来た原子核の質量との合計は、崩壊前の原子核の質量よりも小さくなる。これは、放出されたアルファ粒子の運動エネルギーが、崩壊前の原子核の質量から得られているためである。

[[ベータ崩壊]]の場合は、崩壊後の運動エネルギーの増加が質量の減少より小さかった。そのため一部のエネルギーが消えてしまったように見え、研究者の間で混乱が生じた。[[ニールス・ボーア]]は放射性崩壊現象では[[エネルギー保存の法則]]が破れると主張した。

一方、[[ヴォルフガング・パウリ]]は、[[エネルギー保存の法則]]が成り立つようにと、β崩壊では(観測されない)電荷については中性の粒子がエネルギーを持ち去っているという仮説を[[1930年]]末に公表した{{efn|この際にパウリはこの粒子を「中性子（ニュートロン）」と呼称していたが、[[ジェームズ・チャドウィック]]が自身の発見した中性粒子にこの名を命名した為、フェルミによって新たに「ニュートリノ（イタリア語で中性の微粒子の意）」と名付けられた。}}。また、[[1932年]]に[[中性子]]が発見されたのをきっかけに、[[エンリコ・フェルミ]]はベータ崩壊のプロセスを「ベータ崩壊は原子核内の中性子が[[陽子]]と電子を放出しさらに中性の粒子も放出する」との[[仮説]]を発表した。また、質量は非常に小さいか、もしくはゼロと考えられた。そのため、他の物質と作用することがほとんどなく、検出には困難を極めた。

{{仮リンク|ギュラ・チカイ|hu|Csikai Gyula}}はベリリウムを中性子で照射して得たヘリウム6を霧箱に導く装置を開発し、ヘリウム6がβ崩壊
<math>^6\mathrm{He}\rightarrow^6\mathrm{Li}+e^- + \bar{\nu}_e+3.6\,\mathrm{MeV}</math>
する過程を撮影することに1956年10月に成功した<ref name="csikai1">{{Cite journal
|author = J. Csikai
|year = 1957
|title = Photographie evidence for the existence of the neutrino
|journal = [[Il Nuovo Cimento]]
|volume = 5
|issue = 4
|page = 1011
|doi = 10.1007/BF02903226
}}</ref><ref name="csikai2">{{Cite journal
|author = J. Csikai, A. Szalay
|year = 1959
|title = The effect of neutrino recoil in the beta decay of He<math>^6</math>
|journal = [[Soviet Physics JETP]]
|volume = 8
|issue = 5
|page = 749
}}</ref><ref>[http://w3.atomki.hu/EPS_Historic_Site/ European Physical Society Historic Site - The Neutrino Experiment]</ref>。

[[1953年]]から[[1959年]]にかけて行われた [[フレデリック・ライネス]]と[[クライド・カワン]]の実験により、初めてニュートリノが観測された。この実験では、原子炉から生じたニュートリノビームを水に当て、水分子中の原子核とニュートリノが反応することにより生じる[[中性子]]と[[陽電子]]を観測することで、ニュートリノの存在を証明した。

[[1962年]]、[[レオン・レーダーマン]]、[[メルヴィン・シュワーツ]]、[[ジャック・シュタインバーガー]]らによって<math>\nu_e</math>と<math>\nu_\mu</math>が違う粒子であることが実験で確認された。これは、15 [[電子ボルト|GeV]] の高エネルギー陽子ビームを使って[[パイ中間子]](<math>\pi</math>)を作り、[[ミュー粒子]] (<math>\mu</math>) とミューニュートリノ (<math>\nu_\mu</math>) に崩壊してできたミューニュートリノを標的に当てた。この結果、標的で[[弱い相互作用]]によってミュー粒子は生じたが、電子は生成されなかった。

== 性質と反応 ==
=== ニュートリノ振動 ===
{{main|ニュートリノ振動}}
ニュートリノ振動は1957年に[[ブルーノ・ポンテコルボ]]により提唱された。この理論は、{{仮リンク|k中間子振動|en|kaon oscillation}}から類推された。彼は、その後10年で真空の振動理論の現代的な数学による定式化に取り組んだ。1962年、[[坂田昌一]]・[[牧二郎]]・[[中川昌美]]がニュートリノが質量を持ち、ニュートリノが電子・ミュー・タウの型の間で変化するニュートリノ振動を予測した。この定式化に用いられた行列は[[ポンテコルボ・牧・中川・坂田行列]]と呼ばれている。

この現象について、[[1998年]]6月に[[梶田隆章]]らによる[[スーパーカミオカンデ]]共同実験グループは、[[宇宙線]]が大気と衝突する際に発生する大気ニュートリノの観測から、ニュートリノ振動の証拠を99%の確度で確認した。また、[[2001年]]には、[[アーサー・B・マクドナルド]]らによる[[サドベリー・ニュートリノ天文台]]が[[太陽ニュートリノ]]の観察からも強い証拠を得た<ref>{{Cite web |url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2015/ |title = The Nobel Prize in Physics 2015 |accessdate = 2021-10-07 |publisher = Nobel Media AB}}</ref>。

ニュートリノ振動が観測されたことにより、ニュートリノには質量があることが分かった<ref name="PhysRevD">{{Cite journal
|author = J. Schechter, J.W.F. Valle
|year = 1980
|title = Neutrino Masses in SU(2) x U(1) Theories
|journal = [[Physical Review D]]
|volume = 22
|issue = 9
|page = 2227
|bibcode = 1980PhRvD..22.2227S
|doi = 10.1103/PhysRevD.22.2227
}}</ref>。

=== 質量 ===
{{see also|標準模型を超える物理#ニュートリノ}}
{{Unsolved|物理学|ニュートリノに質量を与える仕組みはいったい何か？}}
従来[[弱い相互作用]]しかしないこともあって質量が観測できず、質量は0であるとするのが一般的であった。しかし、例えば[[光子]]には質量が0であるとする理論的根拠が存在するが、ニュートリノについてはそのような理論は無かった。ニュートリノが質量を持つことが分かったものの、ニュートリノ振動からは型の異なるニュートリノの質量差が測定されるのみで、質量の絶対値はわからない。

[[1987年]][[2月23日]]に発見された15万[[光年]]離れた[[大マゼラン雲]]の[[超新星]][[SN 1987A]]から飛来した電子ニュートリノの観測{{efn|日本の[[小柴昌俊]]らによる[[カミオカンデ]]、アメリカの[[アーバイン＝ミシガン＝ブルックヘブン|IMB]]、ロシアの{{仮リンク|バクサンニュートリノ観測所|en|Baksan Neutrino Observatory|label=Baksan}}で観測された}}によると、電子ニュートリノの静止質量は 5% 以内の誤差で最大 {{val|16|u=eV}} であり、これは[[電子]]の質量の 30 万分の 1 である<ref name=arnett>{{cite journal | first = W.D. | last = Arnett| coauthors = et al. | title = Supernova 1987A | journal = [[:en:Annual Review of Astronomy and Astrophysics]] | volume = 27 | year = 1989| pages = 629&ndash;700 | bibcode=1989ARA&A..27..629A|doi = 10.1146/annurev.aa.27.090189.003213 }}</ref>。[[三重水素]]崩壊の正確な測定によると、電子ニュートリノ質量の上限は{{val|2|u=eV}}である<ref>
{{Cite web
  |author=Nakamura, K.
  |author2=et al. ([[Particle Data Group]])
  |title=Neutrino Properties
  |url=http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=S066
  |archiveurl=https://archive.today/20121212010318/http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=S066
  |url-status=dead
  |archivedate=2012-12-12
  |publisher=[[Particle Data Group]]
  |date=2010
  |accessdate=2010-12-20
}}</ref>。

ニュートリノの質量が有限値を持つことは理論研究に大きな影響を与える。まず問題になるのは、これまで各種の提案がされてきた[[標準模型|標準理論]]のうちの一部はニュートリノの質量が 0 であることを前提としている。このため、それらの理論は否定される。また、ニュートリノ振動は、各世代ごとに保存されるとされてきた[[レプトン数]]に関して大幅な再検討を促すことになる。

また、ニュートリノには[[電磁相互作用]]がないため光学的に観測できず、また[[ビッグバン]]説では宇宙空間に大量のニュートリノが存在するとされていることから、ニュートリノは[[暗黒物質]]の候補のひとつとされていたが、確認された質量はあまりに小さく大きな寄与は否定された。

=== カイラリティ ===
実験結果からは誤差の範囲内で、生成され観測される（ほぼ）すべてのニュートリノは[[スピン角運動量]]の回転方向 （[[ヘリシティ]]、{{lang-en-short|''helicity''}} ）が'''左巻き'''、すべての反ニュートリノが右巻きを持っていることが示されている。このことはニュートリノに質量はないとした極限では、双方の粒子に考えうる2つの[[カイラリティ]]（{{lang-en-short|''chirality''}} ）の1つしか観測されていないことを意味する。このようなカイラリティは素粒子相互作用の[[標準模型]]での唯一のものである。

実験結果からは、右巻きニュートリノと左巻き反ニュートリノという相対するパートナーが単に存在しないということも考えられる。そうであれば、観測されるニュートリノと反ニュートリノとは実際は全く異なる性質ということになる。理論的には（大統一理論スケールで）反ニュートリノ粒子に対する考察は、非常に重い（[[シーソー機構]]）、（[[ステライルニュートリノ]]のような）弱い相互作用を起こさない、あるいはその両方などと考えられている。

質量がゼロでないニュートリノの存在は状況をやや複雑にする。ニュートリノは弱い相互作用で生成された固有状態である。しかし質量のある粒子のカイラリティは（みかけの）運動が同じにならない。すなわち、ヘリシティ演算子はカイラリティ演算子とは固有状態を共有しない。自由なニュートリノは左巻きと右巻きのヘリシティ状態が混在して伝搬し、 {{Math|{{frac|{{Mvar|m}}{{Sub|ν}}|{{Mvar|E}}}}}} のオーダで振幅も混在している。ただし、実験的に観測されるニュートリノは常に[[超相対論的]]であり （{{Math|{{Mvar|m}}{{Sub|&nu;}} &#x226A; {{Mvar|E}}}}）、振幅の混在は無視できるほど小さいため振幅の混在はほとんど実験に影響しない。例えば、ほとんどの太陽ニュートリノは {{val|100|u=keV}} から{{val|1|u=MeV}} のオーダのエネルギーを持っており、「誤った」ヘリシティを持ったニュートリノの割合は {{val|e=-10}} を超えない。<ref>{{cite web
 |author=B. Kayser
 |year=2005
 |title=Neutrino mass, mixing, and flavor change
 |url=http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/numixrpp.pdf
 |publisher=[[Particle Data Group]]
 |accessdate=2007-11-25
}}</ref><ref>{{cite journal
 |author      = S.M. Bilenky, C. Giunti
 |year        = 2001
 |title       = Lepton Numbers in the framework of Neutrino Mixing
 |journal     = [[International Journal of Modern Physics A]]
 |volume      = 16
 |issue       = 24
 |pages       = 3931–3949
 |arxiv       = hep-ph/0102320
 |bibcode     = 2001IJMPA..16.3931B
 |doi         = 10.1142/S0217751X01004967
 |last2       = Giunti
}}</ref>

== 光速より速いとされた実験結果とその撤回 ==
[[2011年]][[9月23日]][[CERN]]で、観測したニュートリノが[[光速]]より速かったという実験結果が発表された<ref>{{cite web|title=OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso |publisher=CERN press release |url=http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html |date=23 February 2012 |accessdate=23 February 2012 |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120317155256/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html |archivedate=17 March 2012 |df= }}</ref><ref name="原論文v1">{{cite arXiv|author=OPERA collaboration|title=Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam|eprint=1109.4897v1|date=22 September 2011|class=hep-ex}}</ref>。「[[OPERA|国際研究実験OPERA]]」のチームが、人工ニュートリノ1万6000個を、[[ジュネーブ]]の[[CERN]]から約730km離れた[[グラン・サッソ国立研究所]]に飛ばしたところ、2.43ミリ秒後に到着し、光速より60.7ナノ秒（1億分の6秒、ナノは10億分の1）速いことが計測された。1万5000回の実験ほとんどで同じ結果が示された<ref>{{Wayback|url=http://mainichi.jp/select/wadai/news/20110924k0000m040079000c.html?toprank=onehour |title=物理：光より速いニュートリノ?　相対性理論覆す発見か|date=20110924063335}} [[毎日新聞]] 2011年9月23日</ref>。この発表は「質量を持つ物質は光速を超えない」とする[[アルベルト・アインシュタイン|アインシュタイン]]の[[特殊相対性理論]]に反するため世界的な論争を呼んだ。光より速い物質が存在しないのは、粒子を光速にまで加速するためには無限のエネルギーが必要だということが理由だが、もしこの実験結果が本当だった場合、このニュートリノはエネルギーを必要としない何らかの相転移で超光速になってまた戻ったとする仮説なども考えられた。

OPERAチームは、光速を超える物質が存在しないことを証明する[[特殊相対論]]がこれまでの実験と理論でしっかり確立された理論であり、自分たちの実験結果は誤りだと考えていた。そのため結果を発表するのに数か月の内部討論を重ね、実験結果の誤りを探したが、内部討論では誤りを発見できず、科学界での検証を呼びかけた。OPERAは声明の中で「この結果が科学全般に与える潜在的な衝撃の大きさから、拙速な結論や物理的解釈をするべきではない」としていた<ref>{{Wayback|url=http://www3.nhk.or.jp/news/html/20110923/k10015808011000.html |title=ニュートリノは光より速い?NHK:2011年9月23日 18時57分 |date=20110924031253}}</ref>。

[[11月18日]]、OPERAは、ニュートリノビームの長さを短くした再実験によってもほぼ同様の結果が見られたと発表した{{efn|ニュートリノビームが長かったため、最初の実験ではビームのどこで到着時間を計測しているか不明であった。}}<ref>{{Wayback|url=http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20111118-OYT1T01237.htm |title=光より速いニュートリノ、再実験しても速かった 読売新聞 2011年11月19日00時51分 |date=20111119224354}}</ref><ref>{{cite arXiv|author=OPERA collaboration|title=Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam|eprint=1109.4897v2|date=18 November 2011|class=hep-ex}}</ref><ref>{{cite web|title=New Tests Confirm The Results Of OPERA On The Neutrino Velocity, But It Is Not Yet The Final Confirmation|publisher=INFN press release|url=http://www.interactions.org/cms/?pid=1031226|date=18 November 2011|accessdate=18 November 2011}}</ref>。ただ時間情報は前回と同様[[グローバル・ポジショニング・システム|GPS]]を使ったとしている。

その後、ニュートリノの到着側で地上と地下の時計をつなぐ光ケーブルの接続不良やニュートリノ検出器の精度が不十分だった可能性が見つかったため、[[2012年]]5月、実験不備を解消した上で再実験を行った。結果、ニュートリノと光の速さに明確な差は出ず実験結果を修正、6月8日にニュートリノ・宇宙物理国際会議で「超光速」の当初報告の正式撤回を発表した<ref>{{Wayback|url=http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20120601-OYT1T01089.htm |title=ニュートリノ「光より速い」撤回へ |date=20120602133635}} [[読売新聞]] 2012年6月2日</ref><ref>{{Cite web|和書|url=http://sankei.jp.msn.com/science/news/120608/scn12060810170000-n1.htm |title=ニュートリノ、「超光速」撤回　名古屋大などが正式に発表　再実験で判明 |publisher=[[産経新聞]] |accessdate=2014-03-29 |date=2012-6-8 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20160304215740/http://sankei.jp.msn.com/science/news/120608/scn12060810170000-n1.htm |archivedate=2016-03-04}}</ref><ref>{{Wayback|url=http://sankei.jp.msn.com/science/news/120609/scn12060900090001-n1.htm |title=ニュートリノ「光より速い」撤回　国際チーム「測定ミス」　ケーブル接続部に隙間 |date=20120610021959}} [[産経新聞]] 2012年6月9日</ref>。

=== 実験内容 ===
当初の原論文<ref name="原論文v1"/>によると、[[光速|光速度]]を<math>c</math>、ニュートリノ（平均エネルギー17ギガ[[電子ボルト]]の[[ミューオン]]・ニュートリノ）の速度を<math>V</math>とすると、

<blockquote>
<math>\frac{(V-c)}{c} = (2.48 \pm 0.28 \pm 0.30) \times 10^{-5}</math><br />
（<math>0.28</math>は[[統計誤差]]、<math>0.30</math>は[[系統誤差]]。）
</blockquote>

である（[[有意水準]]は<math>6.0\sigma</math>）。

これから、

<blockquote>
<math>
\begin{alignat}{3}
V & = c \times (1 + 2.48 \times 10^{-5}) \\
  & = c \times 1.000\ 0248 \\
  & = 299\ 799\ 893\ \text{m/s}
\end{alignat}
</math>
</blockquote>

となり、<math>c = 299\ 792\ 458\ \text{m/s}</math>と比べて、7435 m/s だけ速いことになる。

なお、統計誤差と系統誤差を考慮すると、最低でも

<blockquote>
<math>
\begin{alignat}{3}
V_{\rm min} & = c \times (1 + 1.90 \times 10^{-5}) \\
     & = c \times 1.000\ 0190 \\
     & = 299\ 798\ 154\ \text{m/s}
\end{alignat}
</math>
</blockquote>

光速<math>c</math>より、5696 m/s 速く、最高の場合

<blockquote>
<math>
\begin{alignat}{3}
V_{\rm max} & = c \times (1 + 3.06 \times 10^{-5}) \\
     & = c \times 1.000\ 0306 \\
     & = 299\ 801\ 632\ \text{m/s}
\end{alignat}
</math>
</blockquote>

光速<math>c</math>より、9174 m/s 速いことになる。これは環境の影響や考え得る測定誤差{{efn|時計はGPSを利用し、10ナノ秒であわせた。}}をはるかに超える値であるとされた。

=== 実験直後からの懐疑的意見・否定的意見 ===
当初よりこの実験結果に対する懐疑的意見があった。[[小柴昌俊]]が行った[[SN 1987A]]の観測では光とほぼ同時（発生源からの距離に比して）に届いたニュートリノしか確認されておらず、整合しない。もしニュートリノがOPERAの実験結果と同じくらいの速度であれば、ニュートリノは超新星からの光学観察時刻の8年前に到着していなければならない。[[2007年]]に[[フェルミ国立加速器研究所]]におけるMINOS実験<ref name=minos>{{cite journal |author=MINOS collaboration |year=2007 |issue=7 |pages=072005 |title=Measurement of neutrino velocity with the MINOS detectors and NuMI neutrino beam |volume=76 |journal=[[Physical Review D]] |arxiv=0706.0437 |bibcode=2007PhRvD..76g2005A|doi=10.1103/PhysRevD.76.072005}}</ref>で同様の結果が発表されているが、誤差が大きかったという。発表直後は、ニュートリノではなく未知の性質の発見を表しているかどうか注目されていた。また、日本が[[スーパーカミオカンデ]]で人工ニュートリノ飛行実験<ref>[http://neutrino.kek.jp/index-j.html つくば・神岡間長基線ニュートリノ振動実験 (K2K)]</ref>をしていることから、日本の実験結果も注目された。

[[10月6日]]、[[CERN]]のホイヤー所長、[[高エネルギー加速器研究機構]]の鈴木厚人機構長、フェルミ国立加速器研究所のオッドーネ所長らは[[ジュネーブ]]で記者会見し、OPERA実験の超光速の結果に対し懐疑的立場を示した。ホイヤー所長は「1つの方法による1つの実験結果にすぎない」とし、CERNとOPERAを切り離す立場をとり、特に実験に使われたGPSによる時計あわせが疑われるとした。そのため今後フェルミ国立加速器研究所で追加実験を行い、数ヶ月後に結果が出る見込みと語った。<ref>[http://www.nikkei.com/news/category/article/g=96958A9C93819695E2E5E2E2E08DE2E5E3E2E0E2E3E39180E2E2E2E2;at=DGXZZO0195579008122009000000 ニュートリノの光速超え「疑い抱く」実験舞台の責任者] 日本経済新聞 2011年10月7日</ref>{{efn|このGPSについて、民間用GPSは位置精度が落とされているが、最大誤差は数十m程度であるので、GPSではこの実験の説明がつけられないとされた。ただしGPSの時間精度（[[原子時計]]を搭載した衛星を利用しているが）と、2つの実験装置への実装の具体的な方法（遅延が生じる場合がある）が知られていないので、疑惑の中心とされていた。通常精密な時刻あわせにGPSを利用しないためであった。}}。

[[11月19日]]、グラン・サッソ国立研究所の別の実験チーム「ICARUS」が、OPERAの結果を否定する論文を発表した。それによると、実験では光速で移動する粒子と同じエネルギースペクトルを示したという。グラショウ理論によれば、もし超光速ならエネルギーをほとんど失っているはずだという<ref>[http://jp.reuters.com/article/worldNews/idJPJAPAN-24266920111121 「光速超えるニュートリノ」に異論、伊チームが論文発表　ロイター 11月21日]</ref><ref>[https://www.reuters.com/article/us-science-neutrinos-idUSTRE7AJ0ZX20111120 Study rejects "faster than light" particle finding:Reuters:By Robert Evans　GENEVA | Sun Nov 20, 2011 6:35pm EST]</ref><ref>[https://arxiv.org/abs/1110.3763v3 A search for the analogue to Cherenkov radiation by high energy neutrinos at superluminal speeds in ICARUS :last revised  Thu, 8 Mar 2012 15:42:38 UTC (this version, v3)]</ref>。

== 脚注 ==
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=== 注釈 ===
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=== 出典 ===
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<!-- == 参考文献 == -->

== 関連項目 ==
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<!-- {{Commonscat|}} -->
* [[ニュートリノ天文学]]
* [[素粒子物理学]]
* [[超新星爆発]]
* [[暗黒物質]]
* [[シーソー機構]]

== 外部リンク ==
* [http://neutrino.kek.jp/index-j.html つくば・神岡間長基線ニュートリノ振動実験 (K2K) 公式サイト]
* [http://www-nu.kek.jp/jhfnu/ 大強度陽子加速器を用いた次期ニュートリノ振動実験計画]
* [http://www.fnal.gov/ フェルミ国立研究所（英語）]
* [http://www-boone.fnal.gov/ MiniBooNE実験 公式サイト（英語）]

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[[Category:ニュートリノ|*]]
[[Category:素粒子]]
[[Category:暗黒物質]]
[[Category:物理学の未解決問題]]
[[Category:ヴォルフガング・パウリ]]