理系にゅーす

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光速

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1: 2019/03/07(木) 06:39:08.61 ID:CAP_USER
【3月6日 AFP】
欧州合同原子核研究機関(CERN)は5日、暗黒物質(ダークマター)に関連する素粒子を探すための新たな実験を計画中であることを明らかにした。ダークマターは宇宙の約27%を構成すると考えられている。

 フランスとスイスの国境にまたがる、全長27キロのトンネル内に設置された巨大実験施設「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」を運用するCERNによると、新たな実験は「弱く相互作用する軽い粒子を探すように設計」されているという。

 科学者らによると、恒星、星間ガスや塵(ちり)、惑星とその上にあるすべてのものを含む、いわゆる通常物質は宇宙全体の5%にすぎないという。宇宙の残りの95%を占めるのはダークマターとダークエネルギーだが、科学者らはまだどちらも直接観測するには至っていない。望遠鏡では観測できない謎の物質ダークマターは、宇宙の他の天体に及ぼす重力を通じて検知される。

 実験についてCERNは声明を発表し、「実験でターゲットにされる粒子の一部はダークマターに関連している」と言及している。

 LHCは2010年、高エネルギー陽子同士を光速に近い速度で衝突させる実験を開始した。
この衝突では新たな素粒子が生成され、物理学者らに自然の法則に関する新たな観察機会を提供し、宇宙の理解を深めることにもつながると期待がかかる。 

続きはソースで

(c)AFP

https://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/3/4/320x280/img_34f8fc082ab35ac81805d7a67bdc7431287115.jpg

https://www.afpbb.com/articles/-/3214434
ダウンロード (3)


引用元: 【物理学】「ダークマター」検出へ、欧州の原子核研究機関(CERN)が新たな実験計画[03/06]

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1: 2019/01/25(金) 16:55:03.97 ID:CAP_USER
億光年彼方で発生したガンマ線バーストのスペクトル解析や理論計算から、ガンマ線バーストを引き起こした極超新星に光速の30%以上もの高速成分が付随することなどが明らかになった。極超新星が光速ジェットにより起こる爆発現象であるという理論を支持する成果である。
【2019年1月24日 京都大学/レスター大学/アンダルシア天体物理学研究所】

宇宙で最も高エネルギーの爆発現象であるガンマ線バースト(とくに継続時間が数秒以上のもの)は、太陽が100億年かけて放出するエネルギーを軽々と上回るほどの莫大なエネルギーが数秒~数十秒程度の間に放出される。そのうち一部のガンマ線バーストは、超新星を伴って現れることが知られている。そのような超新星には、高速膨張する超新星放出物質によって作られる性質が見られることから、通常の超新星の10倍以上の爆発エネルギーを持つ「極超新星」と解釈されている。

標準的なモデルでは、ここまで激しい超新星爆発を説明することができない。そのため、非常に高速で回転するなど特殊な条件を満たした星が、一生の最期に中心部でブラックホールか非常に磁場の強い中性子星を形成し、それに伴って光速に近い速度のジェットが形成されるというモデルが提唱されている。

このモデルでは、ジェットのエネルギーの大部分が星全体を吹き飛ばすこと(極超新星の発生)に使われ、一部はほぼ光速に近い速度を保ったまま星を突き抜けてガンマ線を放出すること(ガンマ線バーストの発生)が示されている。この仮説が正しければ、光速に近い速度のガンマ線バーストのジェット成分と光速の10%程度の速度を示す極超新星成分のほかに、光速の数十%程度の速度の「コクーン」(cocoon:繭)が存在すると予測されるが、これまでの極超新星の観測でコクーン成分は確認されていなかった。

■ガンマ線バーストと極超新星の想像図(提供:Anna Serena Esposito)
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15529_illustration.jpg

2017年12月5日、コップ座の方向でガンマ線バースト「GRB 171205A」が発生した。地球からの距離は約5億光年と、ガンマ線バーストとしては史上3番目の近さで、このような近傍ガンマ線バーストは10年に1回程度しか発生しない貴重な現象である。

京都大学の前田啓一さん、スペイン・アンダルシア天体物理学研究所のLuca Izzoさんたちの研究グループは、口径10mのスペイン・カナリア大望遠鏡と口径8mのチリ・VLT望遠鏡を用いて、可視光線波長におけるGRB 171205Aの詳細な追観測を即座に開始した。すると、ジェットとは異なる、主に可視光線で光る成分が爆発直後から存在することが確認された。

さらに、ガンマ線バースト発生の1日後には、極超新星で見られるような幅の広い吸収線が現れ始め、超新星「SN 2017iuk」と名づけられた。これまでガンマ線バーストに付随する超新星由来の成分が発見されたのは、最も早い例でも爆発の5日後であったことから、今回の観測は非常に重要な機会となる。

■コップ座の渦巻銀河に発生したGRB 171205A・SN 2017iuk(提供:カナリア大望遠鏡)
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15530_sn2017iuk.jpg

アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10433_sn2017iuk

続きはソースで

(提供:Izzo et al. (2019) Nature、京都大学) 
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引用元: 【天体物理学】極超新星は光速ジェットにより引き起こされる、ガンマ線バーストのスペクトル解析や理論計算で証明[01/24]

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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
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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
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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
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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]

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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/

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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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