東京大学地震研究所の田中宏幸特任助教授（物理学）らは噴煙を上げる薩摩硫黄島（鹿児島県三島村）の内部の様子を素粒子を使って透視することに成功しています。

グループは、大気から降り注ぐ素粒子 ミュオン（ミュー粒子）に注目。
静止したミュー粒子は５０万分の１秒の寿命を持つ素粒子で、質量は陽子の９分の１、電子の２０７倍です。
ミュー粒子は電子のように正か負の電気電気を帯びているため、主として電磁相互作用と呼ばれる電気や磁気の力の働きは受けますが、陽子や中性子のように原子核内で働く強い相互作用は受けません。
このため電子より２００倍も質量が大きいのに、ミュー粒子は山のような大きな物体も通り抜けることが出来ます。
質量の小さい電子では数十cm以上は通り抜けられませんし、ミュー粒子より重い陽子や中性子は物質中で強い相互作用を受け1ｍ以上も進むことは出来ません。

ミュー粒子は非常に短命ですが、上空で消えずに地上にまで到達します。
特殊相対性理論によると、粒子の速度が光速に近づくほど時間の流れはゆっくりになり、その結果、寿命が延びるからです。
実際には光速の９９・５％もの速さで降ってくるため寿命は１０倍ほどになっています。

火山を通りぬけたこのミュー粒子を独自センサーでとらえることにより、言わば火山のレントゲン写真を撮るといった技術を開発しています。


実際には２年前から、浅間山（群馬県、長野県）や昭和新山（北海道壮瞥町）のふもとにミュー粒子で感光する写真乾板を置き、火山を突き抜けた粒子を撮影。火口の底にたまったマグマの“透視”に成功し、さらにその下にはマグマが通る火道らしき影も映っていました。
しかし、写真乾板には観測を始めてから現像するまで２〜３カ月は結果が分からないなどの難点がありました。

刻々と飛び込んでくるミュー粒子を見たいとの願いから、田中助教授は粒子が当たると光を出すプラスチックを使って、リアルタイムで観測できる検出装置を開発しました。

装置は１ｍ四方のプラスチックの板が前後に２枚並び、双方で検出したミュー粒子の位置から飛来方向が分かる仕組みです。以前の１０トン以上もある装置と比べれば、軽トラックで運べて蛍光灯２本程度の電力で十分作動し、今後は太陽電池で動かすことも可能としています。





今夏７月８日から硫黄島の山のふもとにセンサーを設置し、観測３日目から山の輪郭が現れはじめていました。
約１ヶ月間観測を行い、火山内部の密度を割り出したところ、火口の底から下に向け密度の低い部分が細長く続き、深さ約２８０ｍに達していました。

田中助教授は「低密度の部分はマグマが通る火道で、その中でマグマが火山ガスを出していると考えれば観測と合う」と分析しています。

噴火予知では活動するマグマの位置をいかに早く、正確に知るかが重要ですが、地震や地殻変動、磁気、重力などの観測データを総合してで推定するしかなく、パズルにも似た複雑な計算と推論が必要です。
ミュー粒子によってマグマの動きが直接見えたとすれば世界で初のこととなります。


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