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プラズマ

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1: 2019/04/20(土) 20:48:57.32 ID:CAP_USER
テッポウエビは想像を絶する生きものだ。体長わずか数センチメートル。片方のハサミは分相応の大きさだが、もう片方のハサミは巨大で、それをすさまじい力で閉じることによって衝撃波を発生させ、獲物を気絶させる。

ハサミの2つの刃が噛み合う瞬間に気泡が発生し、すぐさま破裂する。これによってプラズマの閃光と、4,400℃もの高温が生じる。信じられない話だが、手のひらに乗るくらい小さな水生生物が、はさみをパチンと鳴らすことで、超高温の気泡を兵器に変えるのだ。

研究者たちがいま、この恐るべき力の応用方法を模索している。学術誌『Science Advances』に3月15日付で掲載された論文で、ある研究チームがテッポウエビのプラズマ銃を真似たロボットハサミを製作し、プラズマを発生させることに成功したと報告した。生物進化が産んだこの奇抜な能力をうまく改良できれば、さまざまな水中での用途が考えられる。

テッポウエビは、プラズマの衝撃を生み出す武器をさまざまな用途に使っている。狩りに使うのはもちろんのこと、スナップ音でコミュニケーションもとっていて、その音量は210デシベルにも達する(本物のピストルは150デシベル程度だ)。プラズマ衝撃波を使ってサンゴ礁に巣穴を掘る種もいる。おかげで海底は実に騒々しく、ソナーに干渉を起こすほどだ。
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/05/GettyImages-964903474.jpg

■脱皮後の殻を使ってハサミを3Dプリント

テキサスA&M大学の機械工学者デイヴィッド・スタークは、テッポウエビの多機能ハサミは人間にも役立つのではないかと考えた。彼のチームは、まずは何匹かの生きたテッポウエビを入手した。

ほかの節足動物と同じく、テッポウエビも定期的に脱皮する。成長するにつれて小さくなった外骨格を脱ぎ捨てるのだ。

この脱皮後の殻を使ってスタークはハサミの型をとり、それをさらにスキャンして詳細な3Dモデルをつくった。その後、彼はモデルデータを3DプリントサーヴィスのShapewaysに送り、テッポウエビのプラズマ銃のプラスティック版が完成した。

■ネズミ捕りの仕組みを応用した実験

スタークは、この独特の構造の付属肢を使って実験を行なった。ハサミの上半分は、普段は引き金を引いた状態でロックされている。その一部(プランジャー)を下半分の受け口(ソケット)に叩きつける構造になっている。

これによって水が急速に押し出され、気泡ができる。この原理はキャヴィテーション(液体の流れで圧力差によって短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象)と呼ばれている。

「バネを使うネズミ捕りのようだと思いました」と、スタークは言う。「そこで、実際にネズミ捕りをいくつか水に沈めてみて、トリガーを外したときにアームがどのくらい速く回転するか試しました。そしてネズミ捕りのアイデアを、ハサミを閉じる仕掛けとして応用したのです」

スタークがつくったハサミは、バネ仕掛けの軸を中心に上半分のパーツが高速で回転して力を生み出し、プランジャーをソケットに叩きつける。この動作でできた高速の水流が、キャヴィテーション気泡を生む。気泡は最初は低圧で比較的大きいが、すぐに破裂に向かう。

「周囲の水に押され続けることで、圧力と温度が極めて高くなるのです」と、彼は言う。気泡はとてつもない高温になり、プラズマ発光が生じるほどだ。
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/04/01-xtang1.2019-03-14-15_41_04.gif

■既存の方法よりも10倍以上も効率的

これと同じ現象は、テッポウエビがハサミを閉じたときにも観察される。「水が外側に押し出されることで衝撃波が出現します」。野生のテッポウエビは、こうして獲物をノックアウトしているのだ。

研究チームはラボでハイスピードカメラを使用し、ハサミの隙間から排出されるジェット水流を観察した。また、その後に生じる衝撃波についても、プラズマ発生時の閃光というかたちで撮影することに成功した。

水中でプラズマを生み出すのは、テッポウエビの専売特許ではない。水中での溶接作業では、プラズマを利用したプラズマアーク溶接という方法が用いられ、こちらも超高熱を生み出す。また、レーザーを使って水中でプラズマをつくりだす方法も確立されている。

続きはソースで

https://wired.jp/2019/04/18/shrimp-plasma/
ダウンロード


引用元: テッポウエビが発する「プラズマ衝撃波」を再現するロボットハサミ、米研究者らが開発[04/18]

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1: 2019/05/03(金) 01:26:12.17 ID:CAP_USER
(CNN) 地球からおよそ8000光年の距離にあるブラックホールが、プラズマの雲を宇宙空間へ絶え間なく噴出し続けている現象が観測されたと、国際研究チームが4月29日の科学誌ネイチャーに発表した。

「V404シグニ」と呼ばれるこのブラックホールは他のブラックホールと異なり、数分間隔であらゆる方向に向けてプラズマの雲を噴出させていると見られる。

オーストラリア・カーティン大学のジェームズ・ミラージョーンズ准教授は「私が遭遇した中でも極めて特異なブラックホール」と位置付ける。

同氏によると、V404シグニは通常のブラックホールと同様に、周辺の天体をのみこんでガスを吸収しながら物質の渦を形成し、この渦はブラックホールを取り巻いてらせんを描きながら重力に引き寄せられている。

続きはソースで

https://www.cnn.co.jp/storage/2019/05/01/0d860b26ceeaa2287163ddeac3c40ed3/blackhole-wonders-of-the-universe-0430-super-169.jpg
https://www.cnn.co.jp/fringe/35136479.html
ダウンロード (6)


引用元: 【天文学】「極めて特異なブラックホール」、8千光年の彼方で観測[05/01]

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1: 2019/02/20(水) 02:19:52.92 ID:CAP_USER
少し皮をつなげた状態で半分にカットしたブドウを電子レンジでチンすると、プラズマ発光が起こります。この現象は観察されていたものの、これまでその原因が解明されてこなかったとして、研究者が12台の電子レンジを破壊しながら調査を行いました。

Linking plasma formation in grapes to microwave resonances of aqueous dimers
https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1818350116

The wrath of grapes: A tale of 12 dead microwaves and plasma-spewing grapes | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2019/02/these-scientists-broke-12-microwaves-to-learn-how-grapes-create-plasmas/
https://i.gzn.jp/img/2019/02/19/plasma-formation-in-grapes/00_m.jpg

ブドウを電子レンジにかけた時にプラズマが発生する様子は以下のムービーから確認可能です。1分40秒あたりからプラズマが発生する様子を見ることができます。

Grape + Microwave = Plasma - YouTube
https://youtu.be/0i2lhO3bSjQ



皮を少しつなげた状態で半分にカットしたブドウに、透明なグラスをかぶせた状態で電子レンジに入れます。
https://i.gzn.jp/img/2019/02/19/plasma-formation-in-grapes/001_m.jpg

するとブドウが発光。
https://i.gzn.jp/img/2019/02/19/plasma-formation-in-grapes/002_m.jpg

グラスの中でプラズマの光がゆらぎます。
https://i.gzn.jp/img/2019/02/19/plasma-formation-in-grapes/003_m.jpg

「二等分して皮を少しだけくっつけたままにしたブドウを電子レンジにかけるとプラズマが発生する」という現象は科学コミュニティでよく知られているものの、なぜプラズマが発生するのかという理由ははっきりしていませんでした。そこでカナダ、トレント大学のAaron Slepkov氏とHamza Khattak氏ら研究チームはこの原因について調査しました。

この現象を確認するため、まず研究者は電子レンジを改造する必要に迫られたとのこと。中の様子がしっかり確認できるように扉を外し、電子レンジ本体にはいくつかの穴があけられ、穴から電磁波が漏れないようにメッシュでカバーされたとのこと。ただし、ブドウだけを入れた、ほとんど「空」の状態で電子レンジを稼働させると、吸収されなかった放射が電子レンジ自体にダメージを与えるため、この実験の過程で12台の電子レンジが壊れ、「ラボに『電子レンジの墓場』ができた」とKhattak氏は語りました。

続きはソースで
 
https://i.gzn.jp/img/2019/02/19/plasma-formation-in-grapes/009_m.jpg

https://i.gzn.jp/img/2019/02/19/plasma-formation-in-grapes/010_m.jpg

https://gigazine.net/news/20190219-plasma-formation-in-grapes/
ダウンロード (2)


引用元: 【電磁波】「ブドウを電子レンジでチンするとプラズマが発生する」という現象の原因がついに明らかに[02/19]

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1: 2018/12/22(土) 21:31:29.61 ID:CAP_USER
ロシアと中国が2018年6月、ロシアのヴァシリスルスクにおいて、電離圏と呼ばれる地球大気の上層に高周波の電磁波を発し、これを撹乱させる実験を共同で行っていたことが明らかとなった。

中国の地震予測研究所(IEF)の研究チームが12月10日、中国地球物理学会(CGS)の学術雑誌「地球物理学報(EPP)」でその成果を発表している。

■電離圏は多くの通信方式で不可欠なもの

電離圏は、太陽からの紫外線やX線などによって大気の分子や原子が電離し、これによって生じたイオンや電子が多量に存在する領域で、高度約60キロメートルから1000キロメートル以上に広がっている。電波を反射する性質を持つことから多くの通信方式において不可欠なものだ。

この実験では、1981年に旧ソ連によって開設された電離圏研究施設「スーラ電離圏観測施設(SURA)」から5回にわたって高周波の電磁波を発し、高度およそ500キロメートルにある中国の地震予測衛星(CSES)が電離圏の電界やプラズマ、高エネルギー粒子などを計測した。

6月7日の実験では、日本の本州の約半分に相当する12万6000平方キロメートルのエリアに物理的撹乱がもたらされ、6月12日の実験では電離圏のイオン温度が摂氏100度を超えたという。研究論文では、一連の実験結果について「満足なもの」とし、とりわけ「プラズマの撹乱を測定できたことは、両者による今後の実験に期待をもたらすものだ」と評価している。

続きはソースで

https://www.newsweekjapan.jp/stories/assets_c/2018/12/matuoka1221a-thumb-720xauto-149252.jpg
https://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2018/12/gps-2.php
ダウンロード (2)


引用元: 電磁波で電離圏を撹乱させる実験を中国とロシアが共同実施──GPS信号妨害との関連は不明[12/21]

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1: 2018/12/31(月) 19:23:57.74 ID:CAP_USER
 大阪大学の大久保雄司助教らの研究グループは、フッ素樹脂である PTFE(テフロン)とシリコーン樹脂(PDMS)の強力接着を実現した。さらに、その技術を応用して、「フッ素樹脂と金属」と「フッ素樹脂とガラス」を接着剤なしで強力に接着する技術を世界で初めて開発した。

 これまでは、薬剤を使用してフッ素樹脂の接着性を向上させ、接着剤も使用してフッ素樹脂と金属、フッ素樹脂とガラスを接着していた。しかし、金属ナトリウムを含む薬剤は作業者や環境に有害で、接着剤の使用による揮発性有機化合物(VOC)の問題もあり、安全性が重視される医療分野や食品分野ではその利用が懸念されていた。

 研究グループは、高分子材料の表面に大気圧プラズマを照射し、表面を活性化して異種材料同士の接着性を向上させる研究に取り組んできた。

続きはソースで

論文情報:【Scientific Reports】Adhesive-free adhesion between heat-assisted plasma-treated fluoropolymers (PTFE, PFA) andplasma-jet-treated polydimethylsiloxane (PDMS) and its application
https://www.nature.com/articles/s41598-018-36469-y

https://univ-journal.jp/24235/
ダウンロード (5)


引用元: 接着剤なしでフッ素樹脂と金属・ガラスを接着、大阪大学が開発[12/31]

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1: 2018/12/11(火) 14:32:35.40 ID:CAP_USER
■-RHIC衝突型加速器で強い証拠を発見-

理化学研究所(理研)仁科加速器科学研究センター理研BNL研究センター実験研究グループの秋葉康之グループリーダーが実験代表者を務めるPHENIX実験[1]国際共同研究グループは、米国ブルックヘブン国立研究所(BNL)の「RHIC衝突型加速器[2]」を用いて、陽子、重陽子、ヘリウム3(3He)の各原子核と金原子核(197Au)をそれぞれ衝突させた結果、「クォーク・グルーオン・プラズマ」と呼ばれる超高温・超高密度物質の“小さなしずく”が生成されたことを示す強い証拠を得ました。

本研究成果は、自然界に働く四つの基本的な力の一つである「強い相互作用[3]」や宇宙初期の状態の理解につながると期待できます。

金原子核のように大きな原子核同士を非常に高いエネルギーで衝突させると、原子核中の陽子や中性子が融合し、クォーク[4]とグルーオン[5]からなるクォーク・グルーオン・プラズマが生成されます。

今回、PHENIX実験国際共同研究グループは、衝突エネルギー200GeV(ギガ電子ボルト、ギガは10億)で、陽子と金原子核、重陽子と金原子核、ヘリウム3と金原子核をそれぞれ衝突させる実験を行いました。その結果、全ての実験で「楕円フロー[6]」、「三角フロー[6]」と呼ばれるハドロン[7]の集団運動パターンが得られたことから、小さな原子核と大きな原子核の衝突においてもクォーク・グルーオン・プラズマが生成されることが強く示されました。

本研究は、英国の科学雑誌『Nature Physics』のオンライン版(12月10日付け:日本時間12月11日)に掲載されます。

(中略)

■研究手法と成果

原子核衝突実験で生成されたクォーク・グルーオン・プラズマは、一瞬のうちに消滅して多くのクォークとグルーオンからなる複合粒子(ハドロン)に分解してしまうため、直接観測することはできません。しかし、このハドロンの生成パターンを解析することにより、その源であるクォーク・グルーオン・プラズマの性質を調べることができます。特に重要なのは、「楕円フロー」および「三角フロー」と呼ばれる、ハドロンの集団運動パターンです。このパターンは、クォーク・グルーオン・プラズマの粘性が非常に低いために生み出されます(図2)。

PHENIX実験国際共同研究グループはRHIC衝突型加速器を用いて、2014年にヘリウム3原子核(3He:陽子数2、中性子数1)と金原子核(陽子数79、中性子数118)を衝突させる実験を、2015年に陽子と金原子核を衝突させる実験を、2016年には重陽子(陽子数2)と金原子核を衝突させる実験を、それぞれ衝突エネルギー200GeV(ギガ電子ボルト、ギガは10億)で行いました。

その結果、三つのどの衝突実験においても、ハドロン集団運動パターンの楕円フローと三角フローが観測されたことが分かりました(図3)。しかも、これらの楕円フローと三角フローの強度は、それぞれの衝突でクォーク・グルーオン・プラズマが生成されると仮定した場合の理論計算の値と極めて近いことが分かりました。これらの結果は、三つの衝突実験において確かにクォーク・グルーオン・プラズマが生成されたことを示す極めて強力な証拠です。

続きはソースで

理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2018/20181211_1/
ダウンロード (2)


引用元: 【物理学】宇宙初期物質の小さなしずく「クォーク・グルーオン・プラズマ」を創成 理研[12/11]

宇宙初期物質の小さなしずく「クォーク・グルーオン・プラズマ」を創成 理研の続きを読む
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