宇宙とは一体何か。究極の問いに挑む大実験が行われている。茨城県東海村にある世界一流の加速器で素粒子ニュートリノを打ち出し、３００ｋｍ離れた岐阜県神岡町のスーパーカミオカンデで観測する。その名もＴ２Ｋ。

実は宇宙誕生から１秒間の世界には大きな謎がある。物質が誕生した時、物質を鏡に映したような性質を持つ反物質も同じ数だけ存在したとされる。物質と反物質がぶつかると、光となって消えてしまう性質がある。

しかし同じ数だけ誕生した物質と反物質が次々とぶつかっていくと、結果的に宇宙には何も残らないはず。なぜ物質だけが残って、我々が存在しているのか？このことを現代の物理学では説明できないという。

Ｔ２Ｋ実験で目指すのは、ニュートリノ振動を使って物質と反物質の差を証明すること。実験ではミューニュートリノ、タウニュートリノ、電子ニュートリノという３種類の状態にどう変化するのかを観測する。

さらにニュートリノの反物質である反ニュートリノの振動と比較する。この２つが同じ性質なら同じタイミングで変化していくはず。しかしもし違いが見つかれば、それこそ物質と反物質との差を証明することにつながる。

東海村の加速器施設Ｊ－ＰＡＲＣで陽子を光の速さの９９．９５％までに加速。それを炭素の塊にぶつけると、炭素の原子核が壊れ、大量のニュートリノが生まれる。それをスーパーカミオカンデに打ち出すのだ。

東海村から打ち込むのは黄色で表したミューニュートリノ。カミオカに届く時に他の状態にどんな割合で変化しているかを調査。Ｊ－ＰＡＲＣでは装置の磁気的な性質を変えることで反ニュートリノも人工的に作り出せる。

そうして測定したところ青色の電子ニュートリノへの変化で２．４％のわずかな違いが判明。つまりこの振動パターンの違いという、物質と反物質の差を捉えた可能性があり、その確からしさはおよそ９５％。

この結果は人類史上初の成果として科学誌「ネイチャー」の２０２０年の十大発見にも選ばれた。「粒子と反粒子の違いが見え始めてワクワクするような状態ですね」とＴ２Ｋ実験実験代表、東北大学教授・市川温子さん。