ガリウム異常として知られる、想定よりも約20%少ない電子ニュートリノしか観測されない物理学の謎について、イタリアの研究チームが新たな計算手法により、新粒子を仮定することなく解決できる可能性を示した。この成果は2026年10月に発表された。
ガリウム異常と呼ばれる長年の物理学の謎が、新たな計算手法によって解決に近づいている。イタリアの研究者らによる国際共同チームは、電子ニュートリノの捕獲率に関する従来の計算を見直し、未発見の素粒子を仮定することなく観測データと一致する結果を導き出した。
30年以上にわたり議論されてきたガリウム異常の背景
電子ニュートリノがガリウム核に捕獲される際、電子が生成されるとともに中性子が陽子に変わり、ガリウムがゲルマニウムへと変換される。この反応において、30年以上にわたり、期待される数よりも約20%少ない電子ニュートリノしか捕獲されない現象が確認されてきた。このガリウム異常の萌芽は1990年中期に見られ、2007年にイタリアのニュートリノ物理学者カルロ・ジュインティ氏によって初めて明確に発見され、提唱された。さらにこの現象は、国際的な研究協力によるバクサン実験（Baksan Experiment on Sterile Transitions）によって、2022年という近年においても実験的に再確認されていた。
この不一致に対する従来の主要な解釈の一つとして、電子ニュートリノと、標準模型の他の3つの力ではなく微小な重力のみで相互作用すると仮定された、いわゆる「ステアライルド・ニュートリノ（主流派から外れた仮説上のニュートリノ）」との間での振動（オシレーション）の証拠であるとする見方があった。しかし、ますます厳密さを増す実験により、こうした粒子の整合性のあるモデルを構築することは困難になっていた。
ステアライルド・ニュートリノが唯一の可能な説明であるとは、私は完全に確信することはなかった。 マッテオ・カデッドゥ、イタリア国立原子核物理研究所（INFN）およびカリアリ大学
電子とニュートリノの波動関数を分離した新しい計算アプローチ
イタリアの国立原子核物理研究所（INFN）およびカリアリ大学に所属するマッテオ・カデッドゥ氏と彼の同僚らは、この不一致が電子ニュートリノの捕獲率の算出方法自体に起因している可能性を示した。従来の標準的な捕獲率の計算では、原子核の挙動がニュートリノおよび電子の挙動とは個別に切り離して扱われていた。この近似により計算は簡略化されるものの、捕獲プロセスの重要な側面が見落とされる可能性があった。
これに対し、カデッドゥ氏らは、原子核、ニュートリノ、および電子の間の相互作用を完全に考慮に入れた、より厳密なアプローチを開発した。この手法を用いることで、研究者らはこれまでの推定値よりも約20%低い捕獲率を予測し、実験結果と密接に一致させることに成功した。この発見は、新たな物理学を必要とすることなくガリウム異常に対する解決策を提供するものであり、ピアレビュー誌『Physical Review Letters』の巻137、131805（2026）に掲載された論文「Possible solution to the gallium anomaly moving beyond the leptonic wave-function factorization」として発表されている。
カデッドゥ氏によれば、一連の取り組みは「その作業が行き止まりだったわけではない」とされ、電子が原子核内部でどのように振る舞うかを詳細に教訓として残した。その過程は、電子と原子核の遷移が計算上において本質的に独立した2つの断片として常に扱えないのではないかという新たな問いを導くステップの一つとなった。この変更は深い意味を持つことが判明し、もし確認されれば、チームの成果は他のニュートリノ実験にも影響を与え、新しい物理学の探索を再定義する可能性がある。
また、本研究成果を取り上げた物理学関連のメディアでは、オレゴン州を拠点とするフリーランスの科学ライターであるデヴィッド・アペル氏によって執筆され、サディ・ハーレー氏の編集、ロバート・イーガン氏によるファクトチェックおよびレビューを経て慎重な人間の作業として記事化されている。