地上に降り注ぐ素粒子「ミューオン」は、 無限の可能性を秘めています。

素粒子による透視で火山噴火のメカニズムを発見

東京大学地震研究所教授

田中 宏幸 氏

たなか ひろゆき

2004年名古屋大学大学院博士課程短縮修了。04〜06年カリフォルニア大学リバーサイド校博士研究員、06〜08年日本学術振興会特別研究員、08〜10年東京大学地震研究所特任助教、10〜13年同研究所准教授を経て、現職に至る。受賞歴は、10年（一社）日本鉄鋼協会俵論文賞、11年NPO法人日本火山学会論文賞、13年EPS賞〈地球電磁気・地球惑星圏学会、（公社）日本地震学会、火山学会、日本測地学会、日本惑星学会の5学会による〉など。これまでに、火山体10例、断層体2例、耐震構造探査2例の調査実績を持つ。

2013年7月号掲載

世界初の快挙！ 火山の透視に成功

──先生は、世界で初めて火山内部の透視に成功されたとうかがっております。2007年、科学雑誌『Nature』や新聞各紙でも取り上げられ、とても大きな反響を呼びました。それにしても、火山の透視とは・・・。一体どのような技術を用いたのですか？

田中　宇宙から地球に飛んでくる宇宙線で、素粒子の一種「ミューオン」を使ったのです。

──ミューオンとは聞き慣れない言葉ですが・・・。

田中　ミューオンというのは、われわれの体はもちろん、岩をも通り抜ける性質を持った素粒子です。透過力が強いのですが、物質の密度が高いところや厚いところは少数の粒子しか通り抜けることができません。逆に、密度が低いところや空洞部分は多くの素粒子が通り抜けられます。従って、ミューオンが飛んできた方向と数を測定すれば、その方向にある物体の密度分布が分かるというわけです。

宇宙線ミューオンの生成原理。銀河系のはるかかなたで起きた超新星爆発で加速された一次宇宙線が地球大気と反応することで、中間子（パイオン・ケイオン）が生成。中間子はあっという間にミューオンに変わる〈画像提供：田中宏幸氏〉

──なるほど。しかし、ミューオンは絶え間なく、あらゆる方向から地上に降り注いでいるのですよね？ どうやって方向を定めることができるのでしょう。