宇宙からの放射線を追う 2003年２月10日理化学研究所宇宙放射線研究室主任研究員牧島一夫宇宙からの放射線（宇宙線）の発見箔検電器＋＋＋＋＋＋三陸大気球実験場（宇宙科学研究所）＋ 「放射線が空気を電離し、検電器に貯えられた電荷を中和してしまう」 「放射線は地中から来るだろうから、上空に上がれば放射能は減るはず」 1910年、ヘスは検電器を携えて気球に搭乗。 上空ほど放射能が強い！ →大気圏外から未知の放射線すなわち「宇宙線」が来ている。 どこで宇宙線が作られているか、100年ごしの謎。放射線の種類と透過力薄いアルミ板紙１枚厚い鉛や鉄水やコンクリート（財）エネルギー総合工学研究所HPより放射線＝透過力の高い高速の粒子（電子、陽子、原子核、光子、ニュートリノなど）の総称  1895年、レントゲンがＸ線を発見。人工放射線の最初。  1896年、ベクレルは、ウラン鉱石が写真乾板を感光させることを発見。天然放射線が認識された最初。  1898年、キューリー夫人が、放射線を放つ新元素ラジウムを分離することに成功。放射線を出す能力を「放射能」と名付けた。長岡半太郎 (1865〜 1950) 本多光太郎 (1870〜1954；金属材料、KS鋼)、鈴木梅太郎 (1874〜1943；ビタミンB1の分離) とともに「理研の三太郎」と呼ばれた。 1903年、長岡は原子の「土星型モデル」を提唱。重い「核」の周囲を、軽い粒子が回っているとした。 1911年、ラザフォードが原子核の存在を実験で証明。 1913年にN. ボーア (デンマーク) が量子の考えを組み込んだ、現在の認識に近い原子モデルを提唱。 1917年、長岡半太郎は理研の主任研究員に。 1931年、大阪大学の初代総長に就任、理学部を設立、後の湯川・朝永の素粒子グループを育成。 1937年、本多光太郎とともに第１回の文化勲章受章。原子が電子や原子核などに分解して、放射線ができる仁科芳雄 (1890〜 1951)  1920年代、ボ−ア研究所で実験の手腕を発揮、ボーアの原子モデルの実証に貢献。  1931年、理研で仁科研究室を主宰。素粒子、原子核、宇宙線などの研究を確立。仁科記念財団ホームページ http://www.nishina-mf.or.jp/  1930年代後半、理研に日本初の粒子加速器サイクロトロンを建造。  戦後、GHQにより２台のサイクロトロンは東京湾に投棄されてしまう。  1946年、戦後初の文化勲章を受賞。湯川秀樹、朝永振一郎ら多数の研究者を育成。理研の実験核物理学の源流現在の宇宙放射線研究室の源流戦後日本の宇宙線研究理研・宇宙線研究室大阪市大、京大、甲南大、名大、信州大、埼玉大、青学大など、全国各地の大学地上からの観測、高山（乗鞍、アンデス）での観測、気球実験、飛行機による測定東京大学宇宙線観測所(1953), 1976年より同宇宙線研究所東京大学宇宙航空研究所（現・宇宙科学研究所）有馬朗人 (理研の前理事長）-- “宇宙線は天啓である” 小柴昌俊 -- “宇宙線は貧乏人の加速器” 宇宙線は電荷をもつので、宇宙の磁場に曲げられ、直進できない。そのため発生源が特定できない。宇宙から強いＸ線が来ている！ 1962年、アメリカの宇宙線研究者たちが、観測ロケットにより発見。のちにブラックホール、中性子星、超新星残骸など、多数の宇宙Ｘ線源が登場。宇宙線と一緒に生まれるＸ線やガンマ線は、電荷をもたないので、磁場中も直進でき、発生源が突き止められる。理研・宇宙線研究室は、和田雅美・前々主任から松岡勝・前主任にかけ、Ｘ線観測に重点を移し、宇宙放射線研究室と改名。小田稔 (1923〜2001) 元・宇宙科学研究所長、先々代の理研理事長 R.ジャコーニ(2002年ノーベル物理学賞受賞）内之浦にて、1975年頃 1977年頃、小田先生の伊豆の別荘にて小田克郎牧島村上田原小田夫人関(鈴木)悦子小田先生解明が進む宇宙線の起源 1995年、京大の小山勝二らは、「あすか」衛星を用い、いくつかの超新星の残骸から、宇宙線の出す特徴的なＸ線の検出に成功。 超新星残骸が宇宙線の加速源の１つであることが明らかに。長年の課題が解明に向かう。 より高エネルギーの宇宙線の発生源は、謎のまま。続々と登場するブラックホール候補天体〜1995以前 108 質量 6 （ 10 太陽 4 比 10 ） 102 100 〜1995以後銀河中心の巨大BH 銀河中心の巨大BH (数百〜数千個) (数百〜数千個) 中質量BH （数十個）ガンマ線ガンマ線バースト？恒星質量BH(数十個) 恒星質量BH バースト天の川銀河近傍銀河 X線で見た銀河の例。明るく光る点の多くはBH候補天体。遠方宇宙初期宇宙超新星、パルサーなどと並んで、ブラックホールが宇宙線の生まれ故郷の１つでは？謎の大爆発、ガンマ線バースト 1960年、アメリカは衛星を用い上空から、ソ連の核実験にともなうガンマ線を監視していた。 地上ではなく天空から、1日１回ぐらい、強烈なガンマ線の津波が到来。時刻や方角は、まったくでたらめ。 ガンマ線は１秒〜１分ぐらいで消えてしまうので、発生源の位置がきわめて決めにくかった。 位置が決まったものを、後から地上の望遠鏡で見ても、何も怪しい天体は発見できず。 1990年代後半、バーストの数時間後に光で「残光」が見つかり、それが消えた後には、宇宙の果ての原始銀河が居た！ガンマ線バーストは宇宙の果ての銀河で発生する大爆発で、たとえば星が潰れてブラックホールになる瞬間に発生し、そのさい最高エネルギーの宇宙線が作られるのでは？ガンマ線バーストを追う HETE-2 衛星バーストが発生すると、その位置を自動で決定広い視野でガンマ線バーストを監視理研、アメリカ、フランスの共同で作られたガンマ線バースト専用衛星。2000年 10月9日、ペガサスロケットにより飛行機から打ち上げられた。世界の望遠鏡（ロボット望遠鏡など）が反応バースト位置をインターネットで世界に通報地上局 2002年10月４日のガンマ線バースト発生後わずか50秒で HETE-2はバーストの位置を世界中に通報。満月よりやや小さい領域。バースト以前の写真には見えない。 10分後にパロマー山天文台の自動望遠鏡が反応、15等の明るい残光をキャッチ。バースト源の距離は、100億光年以上と推定される。広大な宇宙空間で静かに進む加速？ 1 ° (400万光年) 可視光Ｘ線かみのけ座銀河団 (距離４億光年) 質量の内訳 85% 暗黒物質 10% 超高温ガス 5% 星銀河がガスの中を動き回る時、電磁誘導により、宇宙線が加速されるのでは？世界最高の性能をもつ高エネルギーＸ線検出器 HXD-IIを宇宙研のAstro-E2衛星に搭載、2005年に打ち上げ予定。まとめ 宇宙放射線研究室では、先人の偉業を受け継ぎ、さらにＸ線という新しい手法を用いて、宇宙線の生まれ故郷の探査を続行中。 超新星残骸、ガンマ線バースト、銀河団など、さまざまな発生源がありそう。 国際的な研究の中心地の１つに。