素粒子物理学：チームワークがニュートリノの挙動の理解を深める
Nature
米国と日本の2つのニュートリノ実験装置「NOvA」と「T2K」のデータセットを共同解析した結果、ニュートリノの挙動に関する理解が深まった。今週のNature にオープンアクセスで掲載されるこの発見は、ニュートリノ振動と呼ばれる過程に関する新たな知見を提供しており、宇宙における物質と反物質の不対称性を探る手がかりとなり得る。
ニュートリノは、宇宙の物質起源を解明する可能性を秘めた微小な基本粒子だが、物質との相互作用が弱いため研究が困難である。この粒子は異なる形態、あるいは「フレーバー」を持ち、ニュートリノ振動と呼ばれる過程を通じて変化する。この過程を研究することで、ニュートリノの質量やフレーバーの混合の詳細、さらにニュートリノと反ニュートリノ（その反物質対応物）の振動様式に差異（非対称性）が存在するかどうかが解明できる。非対称性の特定は、現在の宇宙における物質優位性の起源を説明する手がかりとなるかもしれない。過去数十年のニュートリノ振動実験は、一定の知見をもたらしたが、多くの疑問は未解決のままである。
NOvAとT2Kは、現在稼働中の長基線ニュートリノ振動実験であり、加速器施設から大型検出器まで数百キロメートルにわたり地球内部を移動したニュートリノを検出する。これらの実験データセットの共同解析により、ニュートリノ質量と基本対称性に関する新たな制約が得られた。両データセットは、過去に個別に解析されていたが、統合解析により結果の統計的有意性が向上し、ニュートリノ質量の差およびニュートリノと反ニュートリノの振動における非対称性のより精密な測定が可能となった。これらの結果は、ニュートリノと反ニュートリノの振動差を支配するパラメーターの精密な推定値を明らかにした。ニュートリノと反ニュートリノの非対称性は直接観測されていないが、データは両粒子間の対称性破れの可能性を示唆している。
解析の統合は、二つの実験の補完的な感度を活用し、共同研究の価値を実証している。
- Article
- Open access
- Published: 22 October 2025
The NOvA Collaboration., The T2K Collaboration. Joint neutrino oscillation analysis from the T2K and NOvA experiments. Nature 646, 818–824 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09599-3
An improved understanding of the behaviour of neutrinos is gained by the joint analysis of datasets from two neutrino experiments: NOvA and T2K, in the US and Japan, respectively. The findings, published in Nature this week, provide further insights into a process called neutrino oscillation, which could be used to probe the matter–antimatter asymmetry in the Universe.
Neutrinos are tiny fundamental particles that have the potential to shed light on the origins of matter in the Universe, but they are difficult to study, owing to their weak interaction with matter. The particles come in different forms, or ‘flavours’, that evolve via a process called neutrino oscillation. Studying this process can uncover details of neutrino mass and how the flavours mix, including whether there is any difference, or asymmetry, between the way neutrinos or anti-neutrinos (their antimatter counterpart) oscillate. Identifying asymmetries may help to explain the origin of the current prevalence of matter over antimatter in the Universe. Neutrino oscillation experiments in recent decades have provided some insights, but many questions remain unanswered.
NOvA and T2K are two currently operating long-baseline neutrino oscillation experiments, detecting neutrinos that have travelled hundreds of kilometres through the Earth, from an accelerator complex to a large detector. The joint analysis of datasets from these experiments provides new constraints related to neutrino masses and fundamental symmetries. Both datasets have been analysed before, but the combined analyses improve the statistical significance of the results and provide a more-precise measurement of the differences in neutrino masses and the asymmetry in neutrino–antineutrino oscillations. These results reveal a precise estimate of the parameter that governs the difference in oscillations between neutrinos and antineutrinos. While asymmetry between neutrinos and antineutrinos is not directly observed, the data hint that a violation of symmetry between the two particles is possible.
Combining the analyses takes advantage of the complementary sensitivities of the two experiments and demonstrates the value of collaboration.
- Article
- Open access
- Published: 22 October 2025
The NOvA Collaboration., The T2K Collaboration. Joint neutrino oscillation analysis from the T2K and NOvA experiments. Nature 646, 818–824 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09599-3
doi: 10.1038/s41586-025-09599-3
「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。
