理系にゅーす

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光速

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1: 2019/01/13(日) 10:51:07.55 ID:CAP_USER
約3億光年先の銀河にあるブラックホールは光の半分以上の速さで回転しているのがわかったと米マサチューセッツ工科大などの研究チームが10日、発表した。ブラックホールが近くの星をのみ込むときに出る光を解析した。

 研究チームは2014年11月、質量が太陽の100万倍のブラックホール「ASASSN-14li」に引き込まれる星がバラバラになって壊れるときに出る強い光を検出。

続きはソースで

 研究成果は10日付米科学誌「サイエンス」(http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aar7480)に発表された。

https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20190110000714_commL.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASM193H7YM19ULBJ003.html
ダウンロード (9)


引用元: 【天文学】ブラックホール、超高速回転で星をのむ 光解析して判明[01/12]

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1: 2018/12/05(水) 00:49:09.68 ID:CAP_USER
 国家的プロジェクトというと、東京オリンピックや大阪万博ばかりが注目されがちだが、実は岩手県で、それらを凌ぐスケールの超巨大プロジェクトが持ち上がっているのを、ご存じだろうか。

 岩手・北上山地の地下100メートルに、全長20キロに及ぶ直線状の「加速器」を建設。全世界から膨大な数の科学者たちが集い、ヒッグス粒子や、宇宙を構成するダークマター(暗黒物質)などを解明しようという「国際リニアコライダー」(International Linear Collider 以下、ILC)計画があるのだ。

 「ちょっと、何言ってるのか分からない」という人のために簡単に説明をすると、「加速器」とは、原子よりも小さな「素粒子」を光の速さで正面衝突させる研究施設(ILCの場合は電子と陽電子を衝突させる)のこと。人も地球も宇宙もすべては素粒子からできているので、ここの謎を解くことで、宇宙の成り立ちはもちろん、まだ解明されていない物資、現象などこの世界のさまざまな謎に光を当てられる、というわけなのだ。

 この素粒子については、『アイアンマン』『アントマン』というマーベル映画や、『エヴァンゲリオン』などのSFアニメにもちょこちょこ登場するので、ファンの方ならば聞いたことがあるのではないだろうか。ちなみに、世界中で興行記録を塗り替えた大ヒット作『アベンジャーズ/インフィニティ・ウォー』の続編が来春公開されるが、そこでも素粒子が物語の重要なカギを握るとされている。

 そんな幼稚な話は興味ゼロだね、という人でも、スイスのジュネーブにある「CERN」(欧州原子核研究機構)の名は聞いたことがあるだろう。

 世界中の研究者が情報にアクセスできることを目的としたWWW(ワールドワイドウェブ)が考案されたことから、「インターネット発祥の地」として有名なこの施設にも円形の加速器があって、「ブラックホール発生装置だ!」「研究を進めると宇宙が崩壊する」なんて『月刊ムー』のような超自然科学系サイトでもちょこちょこ取り上げられているので、一度や二度は耳にしたことがあるはずだ。

そんな世界的な研究所を上回る施設を日本に造ろうじゃないの、というのがILC計画だ。

 「なぜわざわざ日本で?」と首をかしげる方も多いかもしれないが、推進している方たちのお話を聞いてみると、いくつか大きな理由が見えてくる。

 まず、日本は、中間子理論を提唱した湯川秀樹から、近年のニュートリノ天文学の小柴昌俊氏、6つ以上のクォークが存在を予測した益川敏英氏、小林誠氏まで、多くのノーベル物理学賞受賞者を生むなど、世界の素粒子物理学をリードしてきた。また、加速器に関する技術も世界一と評され、茨城県つくば市にあるKEKB加速器は現時点で世界でも最も密度の高い電子ビームをつくることができる。

 そんな“素粒子研究先進国”である日本の競争力をILCでさらに確固たるものにしようというのが、まず1つなのだ。

そして、もう1つ重要なのが、経済効果だ。

 世界中から優秀な頭脳が集結してくるわけなのだから、経済効果を期待する声が出るのは当然だ。事実、CERN周辺には世界中の科学者が家族を連れて定住したことで、消費や観光など地域振興が成功している。しかも、ILCが優れているのは、その効果が続く「期間」だ。どんなに「頑張れ、ニッポン!」「万博で大阪を元気に!」と叫んだどころで、五輪や万博というイベントは数週間から半年ほどで閉店ガラガラとなって、後には莫大な維持費がかかる「負の遺産」が残ってしまう。事実、東京五輪で新たに建設されている競技施設も既に大赤字が試算されている。

 が、ILCは違う。世界中からさまざまな研究者が訪れ、入れ替わり立ち替わり30年近く研究が続けられるという。設立から60年を経たCERNが活況していることや、素粒子物理研究の性格からしても、極めて息の長い研究施設になる見込みなのだ。

 そのような意味では、ILC計画とは、日本の東北で「科学のオリンピック」を30年間ぶっ続けで開催をするようなものと言っていいかもしれない。

http://image.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/yd_kubota1.jpg
http://image.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/yd_kubota2.jpg
http://image.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/yd_kubota3.jpg

続きはソースで

ITmedia ビジネスオンライン
http://www.itmedia.co.jp/business/articles/1811/20/news057.html
ダウンロード (1)


引用元: 【宇宙開発】加速器、国際リニアコライダー、「宇宙の謎に迫る国家プロジェクト」に、日本学術会議が猛反発のワケ

加速器、国際リニアコライダー、「宇宙の謎に迫る国家プロジェクト」に、日本学術会議が猛反発のワケの続きを読む

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1: 2018/07/27(金) 13:13:26.90 ID:CAP_USER
【7月27日 AFP】
国際天文学者チームは26日、超大質量ブラックホールがその近くを高速で通過する恒星に及ぼす重力の影響を観測することにより、理論物理学者アルバート・アインシュタイン(Albert Einstein)が提唱した一般相対性理論の予言の1つが正しいことを初めて確認したとする研究結果を発表した。

 アインシュタインは、音波の波長が伸び縮みすることで通過する列車の音の高さが変化するように聞こえるのと同様に、大きな重力によって光の波長が伸びる可能性があると予測していた。

 独マックス・プランク地球外物理学研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics)が主導する国際研究共同体「GRAVITY」の研究者らは、太陽系を含む天の川銀河(銀河系、Milky Way)の中心にあるブラックホール「射手座A*(Sagittarius A*)」を使えば、アインシュタインの理論を検証するための「申し分のない実験室」ができることに気が付いた。

 ブラックホールは光すら抜け出せないほど強力な重力を持つ極めて高密度の天体。
超大質量ブラックホールの射手座A*は太陽の400万倍の質量を持ち、銀河系で最大のブラックホールとされている。

 研究チームは、5月19日に射手座A*の近くを通過した「S2」と呼ばれる恒星を追跡観測した。S2の移動速度は時速2500万キロ超に及んだ。

 研究チームはさまざまな測定機器を用いてS2の速度と位置を算出し、アインシュタインの予測と比較した。
アインシュタインは重力の影響で光の波長が長くなる「重力赤方偏移」と呼ばれる現象を予言していた。
この赤方偏移はニュートン物理学では説明できない。

続きはソースで

(c)AFP

http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/b/c/810x540/img_bca707809c0d7179a6f79dbd2a9145e6101067.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3183982
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引用元: 【物理学】「アインシュタインは正しかった」 相対性理論の予言の一つを初確認[07/27]

「アインシュタインは正しかった」 相対性理論の予言の一つを初確認の続きを読む

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1: 2018/07/16(月) 21:04:23.66 ID:CAP_USER
ニュートリノとは、太陽などで起きる核融合反応や超新星爆発などから発生する素粒子です。
そのニュートリノを観測するための観測所が南極のアムンゼン・スコット基地の地下には存在しているのですが、同観測所で2017年9月に観測されたニュートリノが、「39億光年先のブラックホールから飛来したもの」だったことが判明しました。

Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert | Science
http://science.sciencemag.org/content/early/2018/07/11/science.aat2890

The IceCube Neutrino Detector at the South Pole Hits Paydirt - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/tech-talk/aerospace/astrophysics/the-icecube-neutrino-detector-at-the-south-pole-hits-paydirt

ニュートリノは他の物質と反応しにくいため、非常に観測が難しい素粒子であることが知られており、大規模な観測施設でのみ検知することが可能です。
ニュートリノを観測するために作られたアイスキューブ・ニュートリノ観測所では、面積が1平方kmを超える正六角形の範囲を持つ南極の氷に、圧力をかけた熱水ドリルで深さ2450mの穴を86個垂直に掘り、60個の光学センサーモジュールが搭載された細い棒を差し込んであります。
光学モジュールは棒に対して17m間隔で搭載されており、氷の表面から地下1450m~2450mの範囲に全てのモジュールが配置されるように調整されているとのこと。

その後、穴の中の水が再び凍って元通りの氷になれば、巨大な氷と一体となった立体型の観測所ができあがります。
光学モジュールは圧力に耐えられるように、バスケットボール大のホウケイ酸ガラスに封入されており、中にはデータを送信するための集積回路・電源・磁気シールドなどが内蔵されています。

ニュートリノが透明な氷の中の原子に衝突すると、ミュー粒子という電子よりも重い素粒子が放出されます。
光は氷の中で真空中と比較して24%遅い速度で進むため、氷の中で放出されたミュー粒子は氷の中を進む光よりも速く移動するとのこと。
局所的に光速を超えるスピードで粒子が移動すると、チェレンコフ光という青い光が生じます。
アイスキューブ・ニュートリノ観測所の光学モジュールは、このチェレンコフ光を検出することができる施設となっています。

アイスキューブ・ニュートリノ観測所では、ニュートリノによる反応を検知するとアラートを発し、世界中の科学者がニュートリノの発生源を探るように周知されています。
もっとも、ニュートリノが原子と衝突することは非常にまれであり、研究者らが寿命を迎えるまでにほんのわずかなチャンスを逃さないようにと、アイスキューブ・ニュートリノ観測所が設置されたわけです。チェレンコフ光は氷中の気泡によって発散してしまうため、アイスキューブを構成する光学モジュールは圧力がかかり、氷から気泡が閉め出される地下に埋められているのです。
https://i.gzn.jp/img/2018/07/13/south-pole-icecube-neutrino-detector/01_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180713-south-pole-icecube-neutrino-detector/

続きはソースで
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引用元: 【物理学】南極地下で観測されたニュートリノが39億光年先のブラックホールから飛来したものと判明[07/13]

南極地下で観測されたニュートリノが39億光年先のブラックホールから飛来したものと判明の続きを読む

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1: 2018/06/23(土) 22:40:22.14 ID:CAP_USER
人類を未来へ連れて行ってくれる「タイムマシン」が開発されるのは、もはや時間の問題と言っていいでしょう。

2015年9月にロシアの宇宙飛行士であるゲンナジー・パダルカ氏は、「ISS(国際宇宙ステーション)」から地球に帰還しました。
 
 このミッションは彼にとって6度目の宇宙滞在であり、地球大気圏外の累積滞在時間で879日という新記録を樹立しました。
そして、地球の軌道上を高速で周回するISSで計2年半を過ごしたことで、パダルカはタイムトラベラーにもなりました。アインシュタインの一般相対性理論を身をもって体験したのでした。
 
「パダルカ氏が今回宇宙から帰還したとき、彼は44分の1秒未来の地球に来たことになります」、そう話すのはプリンストン大学の物理学者で、2001年の書籍『Time Travel in Einstein's Universe』
(邦題『時間旅行者のための基礎知識』)の著者であるJ・リチャード・ゴット氏。
さらに重ねて、「彼は文字通り、未来に降り立ったんです」とゴット氏は強調して語りました。

 地球で過ごしていた場合よりも、コンマ数秒分若くなったということにそれほどの驚きはないかもしれません。
ですがゴット氏によれば、それでもパダルカ氏は、現代のタイムトラベル記録を塗り替えたことになると言うのです。

 名画『バック・トゥ・ザ・フューチャー』のデロリアンのような形ではありませんが、タイムトラベルはまったくのフィクションではないのです。ゴット氏のような天体物理学者たちの中には、タイムマシンの実現に関して確信をもっている人も少なくないのです。

 そして、そこでその鍵となるのが、パダルカ氏のいた「ISS」の軌道周回速度をはるかに上回る強烈なスピードなのです。

■タイムトラベル短期集中コース

20世紀までは、「時間」というものは完全に不変なものであり、タイムトラベルは科学的に不可能だと考えられていました。
 
 アイザック・ニュートンは1680年、「時間は外部の力や場所の条件に関わらず、宇宙全体で一定の速さで流れる」と考えました。
そしてその後、2世紀にわたって科学界はニュートンの理論を基礎としてきたのです。
そこに、その後登場したのが26歳のアルバート・アインシュタインでした…。
 
 アインシュタインは1905年、「特殊相対性理論」の論文を発表。その後、この枠組みを使って10年後に「一般相対性理論」をまとめました。
 
 宇宙に関するアインシュタインの決定的な予想は多くのものをもたらしました。
そのなかでも注目すべきは、「時間」に関係しているものです。もっとも注目すべきは、「時間は速度によって伸び縮みし、物体や人がどのくらいのスピードで動いているかによって、遅くなったり、早くなったりする」という考え方です。

 1971年、科学者は4つのセシウム原子ビーム時計を旅客機にもち込んで世界を飛び回り、その後、地上に置いた時計と比較する実験を行いました。この結果、微小な時間差が生まれたことにより、アインシュタインの発見が正しかったことを証明したのです。
また、あなたが使うスマートフォンのなかにも、アインシュタインの理論を立証するある技術が搭載されているのをご存じですか?

「アインシュタインの一般相対性理論がなければ、人間が使うGPSシステムは正常に動作しないでしょう」
…そう話すのは宇宙物理学者で、書籍『Time Traveler: A Scientist's Personal Mission to Make Time Travel a Reality』
(邦題 『タイム・トラベラー タイム・マシンの方程式を発見した物理学者の記録』)の著者であるロン・マレット氏。

https://esquire.jp/var/mensclubjp/storage/images/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/1623208-1-jpn-JP/_1_rect980.jpg

関連動画
Why GPS wouldn't work if we didn't know about relativity
https://youtu.be/HiFW2d2gvt8



https://esquire.jp/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/

 伸びたり縮んだりするという時間の概念のほかにも、アインシュタインは光の速度を計算しました。
秒速30万kmというこの数字を、アインシュタインは「究極の速度制限(ultimate speed limit)」と表現しました。
人がベンチに座っていても、宇宙船で旅行していても、光速は不変と説明しました。

 アインシュタインは時間の概念に関する理論の最後の部分で、「重力もまた、時間の流れを遅めている」ということを示唆しています。
つまり太陽や木星、地球のような巨大な天体に囲まれた広大な空間のように、重力が弱い場所では時間が速く進むということになるのです。

 あれから1世紀が経ち、これらのアインシュタインの理論はうまくまとめられ、現代の天体物理学の基礎となっています。そして、それは高度な数式たちに圧倒されることによって、多くの人が肝心なことに気づかないままアインシュタインの偉大さに酔いしれているのです。
それは何かというと、アインシュタインはタイムトラベルが可能であることも証明していたということなのです。

■素粒子タイムマシン

実際、「タイムトラベルは可能だ」という理論だけでなく、現時点で実現しているのです。
とはいっても、よくあるSF映画のようなタイムマシンでのタイムトラベルのようなものではありません。

 宇宙飛行士のパダルカ氏の話に戻りましょう。
 
 彼のタイムトラベルは、44分の1秒未来というあまりに僅かなものでした。
ですが、これはその速度がわずか時速2万7000kmほどだったためなのです。
この数字は少なくとも光速に比べれば、あまり速いものとは言えません。
ですが、人類が地球の静止軌道における衛星などの周回速度よりも、はるかに速い乗り物を作ることができたとしたら何が起こるでしょうか!?

 これは商用ジェット旅客機(時速800〜950km)、あるいは国際宇宙ステーション(ISS)へ向かうロケット(時速4万km)といった、現在目にすることができたり、またはそれを応用すれば容易く想像できたりする代物(乗り物)でもないことは確かです。
光速(秒速30万km)に限りなく近い速度が出せる、それは何らかの乗り物なのです。

「素粒子レベルでは、これは実現しています。例としては、大型ハドロン衝突加速器があります。
これは日常的に亜原子粒子を未来に送り出しています」と、マレット氏。

 この加速器では、陽子を光に限りなく近い速度(99.999999%)にまで加速させることができるのです。
そして、このときの陽子の相対時間は、静止状態の人間の観察者の時間に比べて6900倍ゆっくり動くわけです。
ですから、人類はすでに過去10年間にわたって未来に原子を送り出してきたことになるのです。
とはいえ、人間を未来に送り出すとなれば話は別…。

 ゴット氏によれば、人類が亜原子粒子を日常的に光の速度近くまで加速させることができれば、概念上ですが、人間を未来へとタイムトラベルさせることはシンプルに考えられるだろうと言っています。

「西暦3000年の地球を訪れたければ、光の99.995%の速度が出せる宇宙船をつくり、それに乗るだけのこと」と、ゴット氏。

 では、2018年の現在、人間がそのような宇宙船に乗って、500光年弱離れた惑星(たとえば「ケプラー186f」)に着陸したとします。
このとき、彼らが光の99.995%の速度で旅をしたとすれば、もちろんこれはほぼ光速なので、およそ500年で着くでしょう。

続きはソースで

https://esquire.jp/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/

ダウンロード (3)

引用元: 【相対性理論】「タイムマシン」は原理的に製造可能[06/23]

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1: 2018/05/03(木) 03:31:03.64 ID:CAP_USER
 高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)は26日、新型の加速器「スーパーKEKB」で、ほぼ光の速さに加速した電子と陽電子が衝突に成功した、と発表した。
2008年のノーベル物理学賞につながった「小林・益川理論」では十分説明できない、
宇宙誕生後に消えた反物質の謎の解明につながるという。

 スーパーKEKBは、電子と陽電子を衝突させ、宇宙誕生直後の状態を再現するために作られた加速器。
高エネ研の地下11メートル、1周3キロの円形トンネル内に設置され、3月下旬に本格稼働を始めた。

 高エネ研によると、26日午前0時38分、電子と陽電子の衝突を初観測し、実験が順調に進んでいることを確認した。

続きはソースで

画像:新型加速器スーパーKEKB
https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180426000596_comm.jpg
https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180426000577_commL.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASL4F4R60L4FULBJ00F.html
ダウンロード


引用元: 【物理学】光の速さに加速した電子と陽電子が衝突に成功 ノーベル賞獲得も残る謎、解明なるか 新型の加速器「スーパーKEKB」[04/26]

光の速さに加速した電子と陽電子が衝突に成功 ノーベル賞獲得も残る謎、解明なるか 新型の加速器「スーパーKEKB」の続きを読む
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