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原子

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1: 2019/05/12(日) 20:51:16.68 ID:CAP_USER
 理化学研究所(理研)、東京大学、フランス新エネルギー庁(CEA)などからなる国際共同研究グループは、長年未解決であったニッケル同位体78Ni原子核の二重魔法性の有無を示す直接的証拠の発見を成し遂げた。

 原子核が比較的安定になる陽子や中性子の数のことを魔法数と呼ぶ。魔法数は2、8、20、28、50、82、126が知られ、陽子や中性子が入る「殻」間のエネルギーが大きなところに現れることが、原子核の「殻構造モデル」で説明可能だ。

 ところが近年、同じ陽子数でも中性子数が過剰な同位体の原子核は不安定で、魔法数が消失したり出現したりすることが明らかとなり、こうした不安定原子核の魔法数研究が盛んに行われている。とりわけ陽子数28、中性子数50の二重魔法数を持つ78Niは、二重魔法数原子核の中で最も原子核の存在限界(中性子ドリップライン)に近い、極めて中性子過剰な不安定原子核で・・・

続きはソースで

論文情報:【Nature】78Ni revealed as a doubly magic stronghold against nuclear deformation
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1155-x

https://univ-journal.jp/25864/
ダウンロード (1)


引用元: 【魔法数】中性子過剰なニッケル原子核が二重魔法性を保持する証拠の発見[05/12]

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1: 2019/05/10(金) 21:38:14.30 ID:CAP_USER
■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。
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/ph_thumb.jpeg

■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。

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/02.jpg

続きはソースで

https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/
ダウンロード (3)


引用元: 地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた 高温高圧で存在する「超イオン氷」[05/10]

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1: 2019/04/18(木) 16:00:41.37 ID:CAP_USER
(CNN) 138億年前のビッグバンによって宇宙が誕生した際、その後の化学反応で生じた最初の分子イオンが、このほど研究者らによって宇宙空間で検出された。17日刊行の科学誌ネイチャーに掲載された論文が詳細を伝えている。

ビッグバン後には水素化ヘリウムイオン(HeH+)が最初の分子イオンとして形成されたと長く考えられてきたものの、それを示す証拠は見つかっていなかった。

HeH+はヘリウム原子と陽子が結合したもので、時とともに崩壊し、水素分子とヘリウム原子に分かれたとみられる。水素とヘリウムは、宇宙空間でそれぞれ1番目と2番目に多く存在する元素。

HeH+の存在自体は1925年に実験室で実証されたが、宇宙空間で検出されたのは今回が初めてだ。

続きはソースで

https://www.cnn.co.jp/storage/2019/04/18/75067959eb9401d9f68863a48a01dec5/t/768/432/d/wonders-of-the-universe-0417-super-169.jpg
https://www.cnn.co.jp/fringe/35135957.html
ダウンロード


引用元: 【宇宙】ビッグバン後最初の分子イオン、宇宙空間で検出[04/18]

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1: 2019/04/22(月) 04:28:27.55 ID:CAP_USER
【4月18日 AFP】
130億年以上前の初期の宇宙は、3種類の単純な原子で構成される未分化のスープ状態だった。星の形成が始まったのはそれからさらに1億年後だ。

 だが、宇宙が誕生したビッグバン(Big Bang)から10万年が経過する頃には、最初の分子がすでに出現していた。ヘリウムと水素の結合によって生じる「水素化ヘリウムイオン(HeH+)」だ。

「それが化学の始まりだった」と話すのは、米ジョンズホプキンス大学(Johns Hopkins University)のデービッド・ニューフェルド(David Neufeld)教授だ。同教授と研究チームは17日に発表の研究論文で、観測が非常に困難なこの分子を星間空間で検出したことを明らかにした。数十年にわたる探査の末にようやく確認できたという。

「HeH+の形成は、それ以降の宇宙の複雑さへの最初の一歩」であり、地球上の生物の単細胞から多細胞への移行に匹敵する重大な転換だと、ニューフェルド教授はAFPの取材で語った。

 最初にHeH+が出現し、その後さらに複雑で重い分子が次々と登場した──これが正確な順序であることを天体物理学者らは理論モデルから確信を得ていた。HeH+を対象とした実験室での研究も1925年頃からすでに行われていた。

 1970年代の時点では、太陽に似た恒星が一生を終える段階で放出するガスの中に、HeH+が大量に存在するということも理論モデルによって示唆されていた。ここでは初期宇宙にみられたのと同じような状況が形成されるというのだ。

 だが、探査すべき場所まで把握していたにもかかわらず、科学者らはHeH+を実際に検出することができずにいた。

続きはソースで

(c)AFP

https://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/0/0/-/img_00b44fdce5f375080558cdde7fde366139810.jpg
https://www.afpbb.com/articles/-/3221350
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引用元: 【宇宙】宇宙で最初に形成された分子、星間空間で初検出[04/18]

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1: 2019/04/07(日) 18:59:41.21 ID:CAP_USER
2018年ノーベル物理学賞を受賞したフランス人のジェラール・ムールー氏は、特別なレーザー装置を使用することによって、核廃棄物の放射能の分解期間を数千年から数分に短縮することを提案している。ブルームバーグが報じた。

ムールー氏​が提案するの​は、核廃棄物を放射性ではない新​たな原子に​瞬間的に変換する​という方法で、原子レベルでの廃棄物のこうした変換​は高精度レーザーインパルスによって行​われる。そのためにムールー氏は、​米カリフォルニア大学のプラズマ物理学者、田島俊樹教授と共同で・・・

続きはソースで

https://cdn1.img.jp.sputniknews.com/images/610/61/6106139.jpg

https://jp.sputniknews.com/science/201904056106183/
images


引用元: 【物理学】ノーベル物理学賞の受賞者 核廃棄物の処理法を発明[04/05]

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1: 2019/02/21(木) 14:55:25.37 ID:CAP_USER
超強力なスーパーコンピューターの処理能力をはるかに凌ぎ、産業界全体に変革をもたらす可能性があるとして、量子コンピューターの研究・開発に多額の資金が投入されている。日々報じられる関連ニュースを読み解くために押さえておきたい基礎知識を説明する。

子コンピューターは、ほとんど神秘的といえる量子力学の現象を利用して、処理能力を飛躍的に向上させる。現在、そして将来のもっとも高性能なスーパー・コンピューターの処理能力さえもはるかに凌ぐことが期待されている。

量子コンピューターは従来のコンピューター(古典的コンピューター)を完全に置き換えるものではない。古典的コンピューターは今後も、ほとんどの問題に対処するためのもっとも簡単で経済的な解決策として使われ続けるだろう。だが、量子コンピューターは、材料科学から医薬品研究に至るまで、さまざまな分野に胸躍る進歩をもたらすことが期待されている。すでに、量子コンピューターを用いて、電気自動車用のより軽く強力な電池を開発しようとしたり、新薬開発に役立てたりしようとしている企業もある。

量子コンピューターが持つ力の秘密は、量子ビット(キュービット)を生成し、操作する能力にある。

■「キュービット」とは何か?

現在のコンピューターは、1か0を表す一連の電気パルスまたは光パルスであるビットを用いて演算をする。ツイッターのツイートからメール、iTunesの楽曲、YouTubeの動画に至るまで、さまざまなものが本質的にはこの2進数の長い文字列でできている。

一方、量子コンピューターは演算の単位として通常、電子や光子といった素粒子である「キュービット」を用いる。キュービットを生成し、操作することは科学的・工学的に困難な課題となっている。IBM、グーグル、リゲッティ・コンピューティング(Rigetti Computing)といったいくつかの企業は、深宇宙よりも低温に冷却された超伝導回路を用いている。イオンQ(IonQ)などの他の企業は、超高真空チャンバー内のシリコンチップ上の電磁場に個々の原子を閉じ込める手法を用いている。どちらの場合も、制御された量子状態にあるキュービットを、外部環境から隔絶することを目指している。

キュービットは、いくつかの奇妙な量子的性質を持つ。その結果、相互につながった一連のキュービットは、同数のバイナリー・ビットよりはるかに強力な処理能力を持つことになる。キュービットの不可思議な量子的性質には、「重ね合わせ」として知られる性質や「量子もつれ」と呼ばれる性質がある。

■「重ね合わせ」とは何か?

キュービットは、1と0の数多くの取り得る組み合わせを同時に表せる。このような、同時に複数の状態で存在できる能力を「重ね合わせ」と呼ぶ。研究者は、精密レーザーやマイクロ波ビームを用いてキュービットを操作し、キュービットを重ね合わせ状態にする。

直感に反するこの現象により、重ね合わせ状態にあるいくつかのキュービットを備えた量子コンピューターは、膨大な数の起こり得る結果を同時に並列して処理できる。最終的な計算結果は、キュービットを測定して初めて得られる。測定するとキュービットの量子状態は直ちに1または0に「崩壊」する。

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■「量子もつれ」とは何か? 

研究者は、「もつれ合った」キュービットの対を生成できる。対を成す2つのキュービットが同一の量子状態で存在することを「量子もつれ」という。もつれ合ったキュービットの一方の量子状態を変化させると、もう一方の量子状態も予測可能な形で即座に変化する。キュービット同士が距離的に非常に離れていたとしても同じ現象が起こる。

量子もつれが起こる理由や仕組みについてはよく分かっていない。この現象はアインシュタインすらも困惑させた。アインシュタインが量子もつれのことを「不気味な遠隔作用」と表現したのは有名だ。だが、量子もつれこそ、量子コンピューターの能力の鍵となる現象だ。従来のコンピューターでは、ビット数が倍になれば、処理能力も倍になる。一方、量子もつれのおかげで、量子コンピューターにキュービットを追加すると、演算処理能力は指数関数的に増加する。

量子コンピューターは、量子の数珠つなぎのような、もつれ合ったキュービットを利用することで魔法のような能力を発揮する。特別に設計された量子アルゴリズムを用いて計算速度を向上できる量子コンピューターの能力こそ、量子コンピューターの可能性が大きな注目を集めている理由となっている。

以上が、量子コンピューターのプラス面だ。マイナス面は、「デコヒーレンス」により量子コンピューターが従来のコンピューターよりはるかにエラーを起こしやすいことだ。

■「デコヒーレンス」とは何か?

キュービットが外部環境と相互作用してキュービットの量子的な状態が衰退し、最終的に失われることを「デコヒーレンス」と呼ぶ。

続きはソースで

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引用元: 【IT】〈解説〉量子コンピューターとは何か?ニュースを読む前に押さえたい基礎知識[02/21]

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