■高温高圧で存在する「超イオン氷」を瞬間的に再現、海王星と天王星の謎に迫る

　南極の海から家庭の冷凍庫まで、地球上にある氷はほぼ同じタイプだが、遠く離れた惑星では極端な温度と圧力によって、奇妙で多様な氷が形成されている。

　研究者はこのほど、新しい種類と見られる氷をＸ線でとらえることに成功した。「超イオン氷」という導電性の高い氷だ。5月8日付けで学術誌『ネイチャー』に発表された論文によると、この氷は、太陽の表面温度の半分ほどの高温と、100万～400万気圧という高圧下で存在する。

「数千度という温度ですが、間違いなくこれは氷の話です」と、研究チームを率いた米ローレンス・リバモア国立研究所の物理学者マリウス・ミヨー氏は言う。

　これだけの高温・高圧条件が地球上で自然にそろうことはないが、天王星や海王星といった、大量の水がある巨大惑星の深部では可能だと考えられる。これらの惑星は独特の磁場を持っており、その起源は謎に包まれている。今回の発見は、その謎を解く鍵になるのではないかと期待されている。
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■18番目の氷

　水の結晶構造は、すでに17種類も知られている（SF作家カート・ヴォネガットの小説『猫のゆりかご』には恐ろしい「アイス・ナイン」という物質が登場するが、実在の「氷IX」はそれよりもずっと無害だ）。そして今から30年以上も前に、水に非常に高い圧力をかけると超イオン氷ができることが予想されていた。

　一般に超イオン導電体は、固体と液体の性質を兼ね備えている。結晶格子を作るのは固体と同じでも、その間を液体のように、電荷を運ぶイオンが自由に流れる。今回のように、水（H2O）の超イオン氷では、酸素の結晶格子の間を水素イオンが飛び回っている。

「物質の状態としては非常にエキゾチックです」と論文共著者で同研究所所属のフェデリカ・コッパリ氏は言う。

2018年、ミヨー氏とコッパリ氏らは、ダイヤモンドアンビルという装置とレーザーによる衝撃波を使って水を圧縮し、数ナノ秒（1ナノ秒は十億分の1秒）の間だけ氷にすることに成功した。氷になっている間は導電率が数百倍になっていて、超イオン氷であることを強く示唆していた。

　その後の最新の研究では、6基の大型レーザーを使って連続的に衝撃波を発生させ、薄い水の層に数百万気圧の高圧と1700～2700℃の高温を与えて氷にした。正確なタイミングでX線を照射して測定したところ（これも数ナノ秒しか持続しない）、酸素原子が確かに結晶構造をとっていることが明らかになった。

　酸素原子は、面心立方格子（立方体の8つの頂点と6つの面の中心に原子がある形）という高密度の配置になっていた。氷の結晶がこのような構造をとっているのが確認されたのはこれが初めてだ、とコッパリ氏は言う。研究チームは、この新しい18種類目の結晶構造を「氷XVIII」と呼ぼうと提案している。

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量子力学分野における「ウィグナーの友人」と呼ばれる思考実験では、2人の観測者が相異なる矛盾する実在を体験できるという結論が導かれる。この結論は長年疑問視されてきたが、その結論が正しいことを検証する「実際」の実験を初めて実施した。

1961年のことだ。ノーベル物理学賞受賞者のユージン・ウィグナーは、さほど知られていない量子力学のパラドックスを論証した思考実験の概要をまとめた。ウィグナーの思考実験は、2人の観察者（ここでは、ウィグナーとウィグナーの知人）が異なる実在を体験できるという量子力学の奇妙な本質を示している。

以来、物理学者は「ウィグナーの友人」思考実験を使って測定の本質を探求し、客観的事実が存在するか否か議論してきた。客観的事実を立証するために実験をする科学者にとって、この議論は重要だ。もしも、科学者たちが異なる実在をそれぞれ体験するなら、彼らが合意できる客観的事実は存在しないことになる。

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「G」はなにも物理の授業だけのものではなく、エレベーターやクルマなどでも感じられる、身の回りにありふれたものでもあります。これが激しく大きい戦闘機の場合、どんな影響があり、どのような対策をしているのでしょうか。

■そもそも「G」ってどういうもの？

戦闘機やレーシングカー、宇宙ロケットなど、高速な乗りものと「G」は切っても切り離せないものです。そうした特別な乗りものでなくても、クルマの急発進時や旅客機の離陸時にシートへ身体が押し付けられたり、あるいはジェットコースターでコースの山の頂点にてふわっと浮いたようになったりと、Gを感じるシーンは身近なところにもあります。

ここでいう「G」は加速度、つまり、速度変化するときに物体に働く力の大きさ（比）を表す単位です。その力の大きさの基準（ものさし）となるのは、地球上で物体が自由落下する際の加速度、すなわち「重力加速度」で、これは実際のところ極地と赤道上など地球上の地点により少しばかり異なるものなのですが、上述した「G」はすべて「単位としての重力加速度」を表しており、9.80665m/s2（「S2」は乗数。毎秒、秒速9.80665メートルずつ加速する、の意）と規定されています。

　JAL（日本航空）の「航空実用辞典」によると、旅客機が離陸する際の、後方向のGはおよそ0.3Gから0.5G程度で、垂直方向のGは1.2Gから1.3G程度（重力に加え0.2Gから0.3G）といいます。前者を簡単に言い換えるなら、「地球に引っ張られる力の0.3倍から0.5倍程度の、後ろ方向の力がかかった」ということになります。逆にジェットコースターで浮いたように感じるのは、垂直上方向にGがかかる、すなわち垂直下方向である地球の重力に対し、マイナスのGがかかるためです。

　旅客機の例のように、小数点以下でもそれなりに大きな力を感じるGですが、これが戦闘機になると、急旋回時などに3Gとか5Gなどといった数字が普通に見られるようになります。5Gともなると、地球に引き寄せられる5倍の力がかかるわけで、体重60kgならば300kgに感じる大きさです。ジェットコースターにも、最大4Gを味わえるものがあるそうですが、ほんの一瞬のことであり、戦闘機は場合によって、その状態がしばらく続くこともあります。そしてそれだけ大きな力がかかり続けるとなると、もちろん、体にも影響が出てきます。
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■強烈なGがかかり続けると…？

戦闘機が旋回する場合、機首を上げ機体上部を旋回の中心に向けたほうが、旋回半径が小さくなります。そのため、緊急時などを除いて機首を下げるような動きはほとんどありません。よって通常、「戦闘機が旋回する」という場合は機首を上げての動きであり、このときパイロットには、下半身方向へGがかかります。これを「プラス方向のG」といいます。

戦闘機が旋回し続け、パイロットにプラス方向への大きなGがかかり続けると、やがて体内の血液は下半身に集まり始めます。脳への血液供給もとどこおり、するとパイロットの視界は次第にぼやけてきます。やがて視界から色調が失われるグレイアウト、視界が失われるブラックアウトなどが起こり、さらに強いGがかかると、意識を失う「G-LOC（ジーロック）」に至ります。G-LOCそのものは、人体に悪影響をおよぼすことはないといわれていますが、戦闘機パイロットが飛行中に意識を失うことが、どれだけ危険なことなのかは考えなくてもわかります。実際、G-LOCが原因の航空機事故は、過去に何度も発生しています。

　このGがおよぼす影響は人体だけでなく、もちろん機体にも大きな負担になります。機体は材料の工夫などで対策できますが、では生身の人間であるパイロットは、どのようにしてGに耐えているのでしょうか。それは、着用している装備に秘密がありました。

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乗りものニュース
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乗りものニュース
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◯傷力の高い爆薬「四硝酸エリスリトール(ETN)」を製造・所持したとして2019年4月8日、東京都内の男子高校生が書類送検されました。その捜査の中で、男子高校生は核燃料として知られるウランをインターネットで購入し、そこから精製したウラン精鉱(イエ◯ーケーキ)をオークションサイトに出品していたと各紙で報じられました。同ニュースは日本のニュースを英語で届けるThe Japan Timesが取り上げたことから海外でも話題になっています。

ウラン売買でも捜査＝爆薬ＥＴＮ製造の高校生－原子炉等規制法違反容疑・警視庁：時事ドットコム
https://www.jiji.com/jc/article?k=2019040901354

Tokyo 16-year-old bought uranium and produced yellowcake to sell online, sources say | The Japan Times
https://www.japantimes.co.jp/news/2019/04/10/national/crime-legal/tokyo-16-year-old-bought-uranium-produced-yellowcake-sell-online-sources-say/

Japanese Teen Suspected of Making Yellowcake Uranium Maybe Just Really Into Chemistry, Police Say
https://gizmodo.com/japanese-teen-suspected-of-making-yellowcake-uranium-ma-1833981357

2018年8月、高性能爆薬として知られる過酸化アセトン(TATP)やETNを製造したとして19歳の大学生が逮捕されました。今回書類送検された高校生はTwitterやLINEを通じて化学に興味のある複数の人物とやり取りしていたと確認されており、この学生ともETNの製造方法について情報交換を行っていたとみられています。

続きはソースで

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https://gigazine.net/news/20190412-yellowcake-uranium/