ニュートリノには本当に質量があるのでしょうか。

東大の梶田教授とカナダのマクドナルド教授がニュートリノ振動に関する研究が評価されノーベル賞を受賞しましたが、その振動現象はニュートリノが質量を持つ証拠だとされています。
実際、梶田教授は、「もしニュートリノに質量が無ければ、光速で走るので、時間は止まり、振動は起きない」と説明されています。
ところが、円偏光した光（光子）は、真空中を通過する場合でも、偏光方向が回転します。
この事実は、光速で走る粒子も周期的に変動する性質を持ちうることを意味します。
従って、ニュートリノ振動は必ずしもニュートリノに質量がある証拠とはならないと考えるべきではないでしょうか。

また、ニュートリノに質量があるとすれば、（現在の技術では観測出来ないとしても）低速のニュートリノが多数飛び交っているはずで、特殊相対論によれば、とんでもない振動数で激しく振動して（型を変化させて）いることになります。とても現実的だとは思えません。

ニュートリノ振動は、ニュートリノが質量を持つ証拠である、というのは本当でしょうか。

質問者からの補足コメント

• 超新星爆発の際、光よりも先にニュートリノが到達したというのはよく知られた話です。宇宙は拡大し、遠方の星は遠ざかっているはずですから、ニュートリノも光速で走ってきたと考えるのが自然ではないでしょうか。

    補足日時：2015/12/20 00:01

• 坂田昌一・牧二郎・中川昌美によって提唱されたモデルが真実であると前提して回答された方がいらっしゃいますが、私の質問の趣旨は、「質量がないとすればニュートリノは振動しない」あるいは「ニュートリノに関しては、質量０と振動現象は両立しない」（光子に関しては両立する）ということの証明はあるのか？即ち、質量０で振動する理論は不可能なのか？ということです。

    補足日時：2015/12/21 00:39

• 1つ目の補足コメントは、ある方のコメントに刺激され、あまり考えずに付けてしまいました。
  しかしながら、超新星1987Aの爆発の際、16万年以上も飛行して、光よりも３時間先に到達というのは、出来すぎです。
  少し考えてみたのですが、宇宙膨張の影響も、超新星あるいはその残骸からの重力の影響も、ニュートリノの速度を光速に限りなく近づければ、問題ないようですね。ニュートリノの持つエネルギーは所詮有限ですから、そのためにはニュートリノの質量を限りなく０に近づければ辻褄が合うということですね。
  誠に不遜ながら、超新星1987Aよりも遥かに遠くで起こる超新星爆発でも、ニュートリノが光よりも早く到達することになる、と予言しておきましょう。SN1987Aからのニュートリノ到達も、やはり、ニュートリノの質量０の状況証拠の１つと考えるべきではないかと思います。

    補足日時：2015/12/22 15:38

No.12 回答者： puyo3155 回答日時： 2015/12/23 13:00

うーん、例として上げてみるって言われても、実空間の単純な波の合成を例示して、ノーベル賞学者の前提となった理論否定の根拠にしたところで、まったく別の話なので、所詮言葉のお遊びに思います。

No5の説明が、ほぼ言い尽くしていると思いますが、既知のモデルを前提とし回答しても、あとから、ご自身の問題意識の条件を追加して回答を否定されるぐらいなら、この際、例示じゃなくてちゃんと理論の詳細を上げて、ニュートリノに質量がなくても、ニュートリノ振動がありうるという反論なり持論を展開すればいいと思います。質問をどう読んでも、回答のコメントに結びついているとは思えません。あしからず。

この回答へのお礼

梶田教授の、「もしニュートリノに質量が無ければ、光速で走るので、時間は止まり、振動は起きない」との説明は、反例がある以上、齟齬があるのではないか、ということです。
読解力の問題ですね。
コメントありがとう。

お礼日時：2015/12/23 23:02

No.11 回答者： puyo3155 回答日時： 2015/12/22 22:07

電磁波の偏光方向の変化すなわち円偏波は、古典論で説明のつく、位相のずれた波の実空間での合成ですが、ニュートリノ振動は、フレーバー間

の変化を振動と言っているだけで、実空間の波の合成とはなんの関係もないように感じますが・・・・

この回答へのお礼

光速で走る粒子も周期的に変動する性質（振動）を持ちうることの例としてあげているわけです。
質問文をよくお読みください。
コメント感謝します。

お礼日時：2015/12/23 01:33

No.10 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/12/22 10:30

>光より先に到達したとすると、

>それは特殊相対性理論の問題ですから、また別の問題です。

ちょっと誤解がありそうなのでここだけ。
ニュートリノは超新星の中心部の重力崩壊で生成された後、
爆発する星をものともせずすり抜けてきます。

ー方、光は星表面に達するのに時間がかかります。
超新星爆発が星の表面に達するのに数時間かかるのは
恒星のサイズを考えけば妥当でしょう
#爆発が音速の数千倍で伝わるとして

遅れの理論予測値はしらないのですが、16万年も飛行して、
遅れがあまり縮まらず、光におい抜かれなかったということは、
ニュートリノの質量の上限値がとても小さいことを表しているので
しょう。

ただ、わかるのはここまで。質量0の証明には勿論
なりません。

この回答へのお礼

適切な御指摘、感謝します。
ある方のコメントに刺激され、あまり考えずに補足コメントを付けてしまいました。
しかしながら、超新星1987Aの場合、16万年以上も飛行して、光よりも３時間先というのは、出来すぎです。
少し考えてみたのですが、宇宙膨張の影響も、超新星あるいはその残骸からの重力の影響も、ニュートリノの速度を光速に限りなく近づければ、問題ないようですね。ニュートリノの持つエネルギーは有限ですから、そのためにはニュートリノの質量を限りなく０に近づければ辻褄が合うということですね。
たぶん超新星1987Aよりも遥かに遠くで起こる超新星爆発でも、ニュートリノが光よりも早く到達することになる、と誠に不遜ながら、予言しておきましょう。SN1987Aからのニュートリノ到達も、やはり、ニュートリノの質量０の状況証拠の１つと考えるべきではないかと思います。

お礼日時：2015/12/22 15:30

No.9 回答者： s_hyama 回答日時： 2015/12/22 06:14

光子に質量がないから根拠がないだけでは？

1、たとえば、光子は静止できないから静止質量がないなんていいますが、静止したニュートリノもないのでそれは成り、立ちません。

2、あと、コンプトン波長λ＝h/mcから質量があれば遠距離力にならないというのがありますが、これも質量のあるなしに関係なく逆二乗の法則は万有引力やクーロン力や光の減衰の法則が成り立ちますので関係ありません。

3、あと、相対論から慣性質量＝重力質量の等価原理から光子や運動エネルギーに質量がないというのもありますが、光子と一般相対論は重力赤方偏移から矛盾します。

だから、そもそも論としてこじつけですね。

ひゃまの飛んでもない光論より

No.8 回答者： Tacosan 回答日時： 2015/12/21 00:22

余談だけど, 「超新星爆発の際、光よりも先にニュートリノが到達した」というのはよく知られていることにして, じゃあ太陽はって考えると

電磁波よりもニュートリノの方がはるかに早く地球に到達する
といえるんだよね....

No.7 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/12/20 18:12

質量がある、質量があるのと同じ状態が観測される。

まだまだ未知のものに対する恐れを忘れてはいけません。
それを忘れると、想定外を乱発する羽目になります。

この回答へのお礼

無知の知、ですね。

お礼日時：2015/12/21 00:41

No.6 回答者： ibm_111 回答日時： 2015/12/20 14:55

>超新星爆発の際、光よりも先にニュートリノが到達したというのはよく知られた話です。

宇宙は拡大し、遠方の星は遠ざかっているはずですから、ニュートリノも光速で走ってきたと考えるのが自然ではないでしょうか。

「宇宙は拡大し、遠方の星は遠ざかっているはずですから」という文の意味はさておき、
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5 …
によると、

（引用開始）
しかし、これに先立つ1987年2月23日午後4時35分小柴昌俊による15万光年離れた大マゼラン雲の超新星SN 1987Aからの電子ニュートリノの観測時刻が光学観測との間で理論的に有意な差を観測できなかったことから、極めて小さな上限値（電子の質量の100万分の1以下）が得られており、
（引用終了）

とあります。つまり、

超新星爆発で光とニュートリノはほとんど同時についた
↓
ニュートリノに質量はない
↓
ニュートリノ振動以外のメカニズムによって太陽ニュートリノ問題を解決すべき

ではなくて、

太陽ニュートリノはニュートリノ振動で説明するしかない
↓
そうである以上、ニュートリノは質量を持つ
↓
ところが、超新星爆発で光とニュートリノはほとんど同時についた
↓
したがって、ニュートリノは非常に小さな質量を持つ

が、正統的で、（おそらく）最も簡単な解釈です。
もちろん他のマニアックというか不自然な？前者の路線に沿った解釈もあるかもしれません。

この回答へのお礼

私の１つ目の補足コメントは余分でしたね。
御回答、感謝します。

お礼日時：2015/12/21 00:32

No.5 回答者： lupan344 回答日時： 2015/12/20 12:51

まず、ニュートリノ振動で、証明できるのは、ニュートリノの少なくとも一種類は質量が0で無い事です。

ニュートリノは3種類のニュートリノの存在確率の重ね合わせで測定されます。
したがって、量子的干渉作用が起きます。
一定エネルギーのニュートリノは、この干渉作用により、飛行距離により観測数が周期的に変動します。（これがニュートリノ振動です）
ニュートリノは生成直後は、量子状態の重ね合わせの位相はすべてそろっていますが、質量が違う場合は、位相が飛行距離に比例してずれていきます。
位相のずれが安定すると、それにより存在確率の波にうねりが生じたような節が現れます。
この節の周期がニュートリノ振動として観測されます。
もし、3種類のニュートリノのすべての質量が同じか、0であれば、位相のずれは生じませんから、ニュートリノ振動は観測されない事になります。
つまり、ニュートリノ振動が生じている場合は、少なくとも一種類のニュートリノの質量は0で無い事になります。（3種類のニュートリノの質量には差が有る事になります）
ニュートリノ振動は、少なくとも一種類のニュートリノの質量が0でない事をしめしているだけで、すべてのニュートリノの質量が0で無いことは、別の実験で調べるしかありません。
質量が0のニュートリノが存在しないと証明しているわけではありませんから、光速で運動するものも存在する可能性はあります。
光より先に到達したとすると、それは特殊相対性理論の問題ですから、また別の問題です。（CERNでの実験は、公式には撤回されています）
どちらにしろ、予想されるニュートリノの質量は極めて小さい(電子の100万分の1～25万分の1以下）ものですから、その速度の上限は、ほぼ光速に近くなります。

この回答へのお礼

貴殿の回答は、坂田昌一・牧二郎・中川昌美によって提唱されたモデルが正しいと前提してのものですね。
私の質問の趣旨は、「質量がないとすればニュートリノは振動しない」あるいは「ニュートリノに関しては、質量０と振動現象は両立しない」（光子に関しては両立する）ということの証明はあるのか？即ち、質量０で振動する理論は不可能なのか？ということです。質問文をよくお読みください。
ともかく、御回答、感謝します。

お礼日時：2015/12/21 00:28

No.4 回答者： doc_somday 回答日時： 2015/12/19 21:01

私も疑います、ニュートリノ天文学の夜明けと言われた(スーパー)ノバの方向に光学望遠鏡で(スーパー)ノバが見つかった、それはおかしい。

時間的に最低何千年もしかしたら億単位の差があるはず。それとも電波望遠鏡なの？

この回答へのお礼

超新星爆発の際、光よりも早くニュートリノが到達したというのは有名な話ですね。宇宙は拡大し、遠方の星は遠ざかっているはずですから、ニュートリノも光速で走ってきたと考えるのが自然だと思いますよね。
ともかく、御回答感謝します。

お礼日時：2015/12/19 23:26

No.3 回答者： 真魚 回答日時： 2015/12/19 15:51

実験結果に基づく仮説が正しいかどうか、今まさに世界中の専門家が様々な観点で議論しているわけです。

あなたが「こう考えるべき」という確証があるなら、それを論文にして専門学会で発表すればよい。
これまでに組み立てられた理論が矛盾なく改められ、説明がつかなかったことが解決できれば、その仮説が新しい定説になります。

この回答へのお礼

言わずもがなの御指摘ですが、御回答感謝します。
人にモノを教えるのがお好きなようですね。

お礼日時：2015/12/19 23:14