中高生が挑戦！世界最高クラスの加速器でのミュオンビーム実験

世界初！中高生によるミュオンビーム実験

2025年5月5日から6日、茨城県の大強度陽子加速器施設J-PARCにて、4名の中高生が世界初となるミュオンビーム実験を行いました。この実験は、加速キッチン合同会社の支援のもと、物質・生命科学実験施設（MLF）内のミュオンD1エリアで開催されました。

J-PARCの魅力

J-PARCは、素粒子や原子核、物性物理学など、さまざまな研究分野において世界最先端の大強度陽子加速器です。特に、中性子やミュオン、ニュートリノなどの量子ビームを利用した実験が盛んに行われています。この施設での実験は、国内外の数多くの研究者にとって重要な研究の場となっています。

中高生たちは、成長過程においてこれまでの学びを生かし、最先端の研究に挑む貴重な機会を持ちました。加速キッチンの支援のもと、彼らは3つの異なる実験課題に取り組みました。

参加した中高生たちの探求内容

1. 松下千穂里さん（女子学院高等学校）
- 課題：2次元ビームモニタの性能評価
- 松下さんは、過去にCERNでのビーム実験に参加した経験を持つ学生です。今回の実験では、J-PARC特有の条件下でのビームモニタの動作を評価するため、独自の手法を用いて信号を収集しました。過去に取得したデータを基に、新たな知見を得ることを目指しました。

2. 川道かのんさん（名古屋大学教育学部附属中・高等学校）・淺野颯良さん（同附属高等学校）
- 課題：ミュオンビームの速度測定
- 彼女たちは宇宙線ミュオンの速度を観測する試みに挑戦しました。前方と後方の検出器からのデータを基に、ミュオンがD1エリアにどのように到達するかを測定することで、その速度を導き出すことを目指しました。

3. 青野真優さん（東京学芸大学附属高等学校）
- 課題：コンクリートによるミュオンビームの遮蔽効果
- 青野さんは、自作のコンクリートを使ってミュオンビームがどの程度遮蔽されるかを実験しました。自宅で製作したコンクリートを用意し、ビームの強度を測定しながら、その遮蔽効果を分析することに挑戦しました。

実験の流れとサポート体制

初日には、ミュオン科学実験施設（MUSE）の見学や実験準備が行われ、2日目には各自の課題に基づいた実験が実施されました。この一連の活動は、大学のスタッフたちによるサポートを受けながら進められ、特に放射線管理区域での操作では注意深い準備が求められました。

今後の展望

これらの中高生たちは、今後実験データの解析を行い、その成果を学会や論文に発表する計画を立てています。例えば、松下さんは、5月に千葉で開催される「日本地球惑星科学連合 2025年大会」において、自身の研究結果を発表する予定です。このような活動を通じて、若い世代が科学研究に携わる機会が一層広がることが期待されています。

今回のミュオンビーム実験は、未来の科学者を志す中高生にとって、貴重な体験となることでしょう。

MLF前での記念写真