小柴昌俊とは？わかりやすく｜カミオカンデ・ニュートリノ・ノーベル物理学賞【図解】

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小柴昌俊こしばまさとし

重要度 ★★★★★ （★は合格大作戦の目安）

ひとことで言うと

小柴昌俊とは、岐阜県の神岡鉱山の地下に観測装置カミオカンデをつくり、1987年に超新星のニュートリノを世界で初めてとらえて、2002年にノーベル物理学賞を受けた日本の物理学者です。1926年に生まれ、2020年に亡くなりました。

読み方	こしばまさとし
英語	Masatoshi Koshiba
時代	1926〜2020年（昭和〜令和の物理学者）
分野	文化
章	第17章高度経済成長から現代へ
生没年	1926〜2020年
出身	愛知県豊橋の生まれ・神奈川県横須賀で育つ
おもな仕事	カミオカンデ（1983年）・1987年の超新星のニュートリノ観測
受賞	2002年ノーベル物理学賞

このページのポイント

小柴昌俊（1926〜2020年）は、愛知県豊橋で生まれ、神奈川県横須賀で育った物理学者。東京大学で学び、アメリカへ留学したあと、東京大学で研究を続けた。
岐阜県の神岡鉱山の地下に、水のタンクを使った観測装置カミオカンデをつくり（1983年）、1987年に超新星爆発のニュートリノを世界で初めてとらえた。
2002年にノーベル物理学賞。後継のスーパーカミオカンデ（1996年）は、のちの研究につながった。日本人のノーベル賞の受賞者は、年と分野をセットで覚える。

小柴昌俊をやさしく言うと

小柴昌俊（こしば　まさとし）とは、宇宙から来る「ニュートリノ」という小さな粒を世界で初めてとらえ、2002年にノーベル物理学賞を受けた日本の物理学者です。1926年に生まれ、2020年に亡くなりました。岐阜県の山の地下にある観測装置カミオカンデをつくり、育てた人として知られています。

ニュートリノは、とても小さく、ほとんど何ともぶつからずに、地球の中さえすり抜けてしまう粒です。手のひらにも、体にも、毎秒おびただしい数が通りぬけているといわれますが、わたしたちは何も感じません。そんな粒を「つかまえる」のは、とてもむずかしい仕事でした。

たとえると、小柴は「壁をすり抜ける幽霊を、写真に撮ろうとした人」です。ふつうは見えない・触れないものを、巨大な水のタンクと、たくさんの光のセンサーで、ほんの一瞬だけとらえました。この成果が、宇宙を「ニュートリノで見る」という新しい学問（ニュートリノ天文学）のはじまりになりました。

このページでは、ノーベル賞と日本人（受賞者の一覧と歴史）のなかでも、小柴という人の歩みと、カミオカンデの仕事を中心に見ていきます。同じ分野のほかの受賞者の話は、それぞれのページにゆずります。

図1　小柴昌俊の年表。1983年にカミオカンデの観測が始まり、1987年に超新星のニュートリノをとらえ、2002年にノーベル物理学賞を受けた。

みちざねくん

先生、ニュートリノって、何なんですか？　名前を聞いたことはあるのですが……。

たいし先生

よい質問じゃ！　ニュートリノは、物をつくっているいちばん小さな粒の仲間じゃ。電気を持たず、ほかの物とほとんどぶつからない。だから、地球をまるごと通りぬけてしまうのじゃよ。

みちざねくん

ええっ、ぼくの体も今、通りぬけているんですか！？

たいし先生

そのとおりじゃ。太陽や、遠い星の爆発から、毎秒おびただしい数が降りそそいでおる。それを「つかまえた」のが、小柴先生たちの仕事なのじゃな。

小柴昌俊の生涯の流れ（なぜ・どのように・それから）

① 生まれと学び：横須賀で育ち、東京大学へ

小柴昌俊は、1926年（大正15年・昭和元年）、愛知県の豊橋で生まれました。のち、神奈川県の横須賀で育っています。昭和恐慌（1930年代はじめの不況）から日中戦争（1937年〜）、太平洋戦争（1941〜45年）へと、日本が戦争にのめりこんでいく時代に子どもから青年になった世代です。

戦後、東京大学（東京大学（1877年にできた日本の大学））の物理学科で学び、1951年に卒業しました。さらにアメリカへ留学し、ロチェスター大学で研究して、博士号を取りました。戦後まもない日本の若い研究者にとって、アメリカでの勉強は、世界の最先端にふれる大きな機会でした。

日本の物理学には、すでに大きな先輩たちがいました。1949年に日本人で初めてノーベル賞を受けた湯川秀樹（1949年・中間子の理論）と、1965年に受賞した朝永振一郎（1965年・量子電磁力学）です。戦争で苦しい時代をくぐった日本の科学が、戦後に世界で認められていく流れのなかに、小柴は立っていました。

② どのように：カミオカンデをつくり、星の最期をとらえる

帰国後、小柴は東京大学で研究をつづけ、のちに教授になりました。宇宙から来る粒（宇宙線）の研究から、素粒子の物理へと関心をひろげていきます。

1970年代から80年代の物理学者たちは、「物をつくる粒（陽子）は、とても長い時間のうちには壊れるのではないか」という予想を確かめたいと考えていました。小柴のグループも、その陽子の崩壊を見つけるために、岐阜県の神岡鉱山の地下に大きな水のタンクをつくりました。これがカミオカンデで、1983年に観測がはじまりました（名前は、神岡で核子の崩壊を調べる実験、という意味の英語の頭文字からきています）。

地下に置いた理由は、宇宙線など、じゃまな粒を山の岩が止めてくれるからです。一方でニュートリノは、岩もすり抜けて届きます。つまり、地下の静かな場所は、ニュートリノだけを調べるのにちょうどよかったのです。陽子の崩壊は、残念ながら見つかりませんでした。けれど、装置を少し改良したことで、思いがけない大発見につながります。

1987年2月、カミオカンデは、地球からおよそ16万光年はなれた大マゼラン雲で起きた超新星爆発から来たニュートリノを、11個とらえました。超新星爆発とは、重い星が最期に大爆発する現象です。星の最期のようすを、光ではなく、ニュートリノで直接たしかめた世界で初めての例でした。このとき、アメリカの装置も同じ爆発のニュートリノをとらえています。

③ それから：ノーベル賞と、そのあとに続くもの

この成果で、小柴は2002年にノーベル物理学賞を受けました。同じ年に、アメリカのレイモンド・デイビス・ジュニア（太陽から来るニュートリノを調べた研究者）と、リカルド・ジャコーニ（X線で天体を調べる研究者）も、宇宙の研究への先駆的な貢献で賞を受けています。小柴は、日本人の物理学賞としては4人目だとされます。

カミオカンデのあとには、さらに大きなスーパーカミオカンデ（1996年にはじまる）がつくられました。1998年には、ここで、ニュートリノにわずかな質量（重さ）があることを示すしるしが見つかりました。この研究を率いた教え子の梶田隆章が、2015年にノーベル物理学賞を受けています（くわしくはそちらの紹介にゆずります）。小柴は、研究を育てる人としても、教え子たちに大きな影響をあたえたと伝えられます。

小柴は、2020年に94歳で亡くなりました。

図2　カミオカンデのしくみ。地下の水のタンクとたくさんのセンサーで、ニュートリノがまれに出す光をとらえる。

たいし先生

1926年生まれ・1983年にカミオカンデ・1987年に超新星のニュートリノ・2002年にノーベル物理学賞。小柴先生の仕事は、「つくる→待つ→とらえる」の順に見ると、すっと頭に入るのじゃ。

図と表で見る：超新星の観測と、日本のノーベル賞

1987年の観測は、「星の最期が、ほんとうにニュートリノを出している」ことを、世界で初めて実際のデータで示しました。理論で予想されていたことが、観測で裏づけられたのです。しかも、ニュートリノは光よりも先に外へ出てくるため、星の内部で何が起きているかを、直接伝えてくれる貴重な手がかりになります。

図3　1987年の超新星のニュートリノ。大マゼラン雲から16万年ほどかけて地球に届いたものを、カミオカンデが11個とらえた。

次の表は、日本人のノーベル賞（戦後すぐからのおもな例）のうち、このページに関係する人を年代順に並べたものです。小柴の位置を確かめてください。

受賞年	受賞者	分野	ひとこと
1949年	湯川秀樹	物理学	日本人で初めて。中間子の理論
1965年	朝永振一郎	物理学	量子電磁力学の研究
1981年	福井謙一	化学	日本人で初めての化学賞
2002年	小柴昌俊	物理学	ニュートリノの観測（カミオカンデ）
2008年	益川敏英ほか	物理学	素粒子の理論
2015年	梶田隆章	物理学	スーパーカミオカンデの研究（一言）

整理：小柴昌俊を一言で

小柴昌俊は、1926〜2020年の物理学者。岐阜県の神岡鉱山の地下にカミオカンデ（1983年）をつくり、1987年に超新星のニュートリノを世界で初めてとらえた。この成果で2002年にノーベル物理学賞を受けた。教え子の研究はスーパーカミオカンデに受けつがれた。

小柴昌俊と関係する人物・用語

用語	小柴昌俊との関係
ノーベル賞と日本人（1949年から）	小柴は、日本人の物理学賞の4人目とされる
湯川秀樹（日本人初のノーベル賞）	戦後の物理学の先輩。1949年に受賞
朝永振一郎（1965年のノーベル物理学賞）	同じく戦前から続く、日本の物理学の流れ
福井謙一（日本人初のノーベル化学賞）	1981年に受賞した、同時代の科学者
益川敏英（2008年のノーベル物理学賞）	素粒子の理論で受賞した、のちの世代
東京大学	小柴が学び、のちに教えた大学
小惑星探査機「はやぶさ」	日本の科学が宇宙に向かった、もう一つの例
高度経済成長（1955〜73年）	科学や大学が大きくなっていった時代の背景

しきぶちゃん

先生、ノーベル賞を受けた日本人は、物理学の人が多いのですか？

たいし先生

多いほうじゃな。湯川秀樹、朝永振一郎、小柴昌俊、益川敏英……。じゃが、化学や医学・生理学、文学や平和の賞もある。分野と年をセットで覚えるのが、入試のコツじゃ。

しきぶちゃん

じゃあ、小柴先生は「物理学・2002年・ニュートリノ」ですね！

小柴昌俊でまちがえやすい点

まちがえやすい点

日本人で初めてノーベル賞を受けた人と思う：初めてなのは湯川秀樹（1949年）。小柴は2002年。
ノーベル化学賞だと思う：小柴は物理学賞。同じ年には、別の日本人が化学賞を受けている。
カミオカンデは東京にあると思う：場所は岐阜県の神岡鉱山の地下。
カミオカンデとスーパーカミオカンデを同じものと思う：カミオカンデは1983年から。後継のスーパーカミオカンデは1996年から。
ニュートリノを「光の粒」と思う：ニュートリノは、物をつくる小さな粒の仲間で、ほとんど何ともぶつからない。
超新星を「新しくできる星」と思う：超新星爆発は、重い星が最期に大爆発する現象。

入試ではこう出る

高校入試ではここが出る

小柴昌俊とノーベル物理学賞（2002年）、カミオカンデの組み合わせ。日本人のノーベル賞の受賞者を、年代の順に並べさせる問題。
日本人のノーベル賞：湯川秀樹（1949年・物理）→ 朝永振一郎（1965年・物理）→ 福井謙一（1981年・化学）→ 小柴昌俊（2002年・物理）など。分野と受賞者を結びつける。
戦後の日本の科学と技術の発展を、ノーベル賞・人工衛星・新幹線などの例でまとめさせる記述。
公民との重なり：科学技術の発展と、研究にお金を出す国のしくみ。

大学入試（共通テスト）：日本人のノーベル賞の受賞者と、戦後の日本の科学・文化の動きを結びつける問題や、年表の並べかえが考えられます。
国公立の2次・論述：「戦後の日本の科学技術の発展」を、高度経済成長や教育の拡大と結びつけて説明させる問題が考えられます。
私大：「ノーベル物理学賞を受けた日本人」「カミオカンデの場所」「受賞年」などが、用語として問われることがあります。

日本史全体の勉強の進め方は、日本史の勉強法（高2〜高3の計画と時代の流れ）を見てください。

たいし先生の「これ知ってる？」

これ知ってる？神岡鉱山には、もう一つの顔がある

カミオカンデが置かれた神岡鉱山は、長いあいだ、金属をほる鉱山として使われてきた場所じゃ。この鉱山からカドミウムをふくむ水が川に流れたことが、公害（高度経済成長のひずみ）の一つ、イタイイタイ病の原因とされた。四大公害訴訟（1960年代〜70年代）の一つじゃな。同じ山が、公害の歴史と宇宙の研究の両方にかかわっておる。入試では別々の問いで出るので、頭の中で結ばなくてよいが、日本の戦後をふり返る一つの見かたとして知っておくとよいぞ。

これ知ってる？わしの名前は「たいし」じゃが……

わし、たいし先生は、聖徳太子をモデルにした合格大作戦の先生キャラクターじゃ。実在の人物そのものではないぞ。このページの話は、わしの思い出話ではなく、教科書や公的な資料にもとづいた説明じゃ。キャラクターの話と歴史の事実は、分けて読んでほしいのう。

たいし先生

「2002年・ノーベル物理学賞・カミオカンデ（1983年）・神岡鉱山の地下・1987年の超新星・スーパーカミオカンデ（1996年）」。この6つをおさえれば、小柴昌俊はばっちりじゃ。覚え方は「地下のカミオカンデで、星の最期をつかまえた」じゃな。

練習問題

やさしい

2002年に、ニュートリノの観測でノーベル物理学賞を受けた日本の物理学者はだれか。
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答え：小柴昌俊
小柴昌俊がつくった、岐阜県の神岡鉱山の地下にある観測装置を何というか。
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答え：カミオカンデ（1983年に観測をはじめた）

ふつう

日本人で初めてノーベル賞を受けた人はだれか。また、その分野は何か。
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答え：湯川秀樹（1949年・物理学賞）
カミオカンデは、何という現象で出た粒をとらえて、有名になったか。
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答え：超新星爆発（1987年、大マゼラン雲で起きた星の最期の大爆発）から来たニュートリノ

むずかしい

正しいか誤りか答えよ。「小柴昌俊は、日本人で初めてのノーベル賞受賞者である。」
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答え：誤り
日本人で初めてのノーベル賞受賞者は、1949年に物理学賞を受けた湯川秀樹です。小柴昌俊は2002年に物理学賞を受けました。
小柴昌俊らの観測が、科学にとってどんな意味があったかを、40字ほどで説明せよ。
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答えの例：超新星爆発のニュートリノを初めて観測し、光ではなくニュートリノで宇宙を調べる道を開いた。