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原子

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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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1: 2018/12/16(日) 14:41:57.21 ID:CAP_USER
東北大学と東京大学のグループは、これまでにみつかっていない構造をした固体を発見した。ある方向から見ると原子は結晶のように規則正しく並んでいるが、別の方向から見るとバラバラだった。新しい材料開発につながる成果だという。

固体ではダイヤモンドのように原子が周期的に規則正しく並ぶ「結晶」と、ガラスのようにランダムに並ぶ「アモルファス」、周期的ではないが規則正しく並んだ「準結晶」の3つの状態が知られている。今回観察した固体はどれにも属さず、幾原雄一東北大教授は「第4の固体だ」と唱えている。

続きはソースで

関連link
東北大ら,周期性とランダム性を持つ新原子構造を発見
http://www.optronics-media.com/news/
新構造「第4の固体」発見 東北大と東大、特異な物質
https://r.nikkei.com/article/DGKKZO38943270U8A211C1MY1000

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO38763280Q8A211C1000000/
ダウンロード (2)


引用元: 東北大・東大、周期性とランダム性を持つ新原子構造の「第4の固体」発見 結晶の境目に新構造[12/11]

東北大・東大、周期性とランダム性を持つ新原子構造の「第4の固体」発見 結晶の境目に新構造の続きを読む

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1: 2018/12/03(月) 21:32:39.63 ID:CAP_USER
「ムーアの法則」の限界がささやかれている半導体に代わって、新たに「Metal-Air Transistor(金属-空気トランジスタ)」と呼ばれる技術が開発されています。金属-空気トランジスタが実現することで、ムーアの法則はあと20年間は維持されると言われています。

Metal–Air Transistors: Semiconductor-Free Field-Emission Air-Channel Nanoelectronics - Nano Letters (ACS Publications)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02849

New Metal-Air Transistor Replaces Semiconductors - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/devices/new-metalair-transistor-replaces-semiconductors

Intel創業者のゴードン・ムーア氏が提唱した、「半導体集積回路のトランジスタ数は18カ月(のちに2年に修正)ごとに倍増する」という経験則は、半導体産業全体で開発目標とされ、その通りに微細化技術が開発されて半導体の性能が向上してきました。しかし、回線幅が原子レベルに近づく中、ムーアの限界を維持することは困難になり、ムーアの法則は遅くとも2025年に物理的限界に達して実現不可能になるという状態になっています。

そんな中、オーストラリアのRMIT大学の研究者が、金属ベースの空気チャンネルトランジスタ(ACT)を開発しました。ACTは電荷ベースの半導体とは違い、35ナノメートル未満のエアギャップ(空気層)によって分離したソースとドレインそれぞれの対面式金属ゲートを使うことで、基板から垂直方向にトランジスタネットワークを構築する技術だとのこと。エアギャップは空気中の電子の平均自由行程よりも小さいので、電子は飛散することなく室温中で空気中を移動することができます。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/12/03/metal-air-transistor/a02_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181203-metal-air-transistor/
ダウンロード


引用元: 【半導体】ムーアの法則の限界を突破する「金属-空気トランジスタ」が半導体を置き換える可能性[12/03]

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1: 2018/11/07(水) 15:18:37.73 ID:CAP_USER
絶対零度からごくわずかだけ温度が高い超低温の環境で原子を第5の状態「ボース=アインシュタイン凝縮」に置き、その状態を観察するという実験がドイツの研究チームによって実施されました。実験では高度約250kmまで上がる気象観測ロケットが用いられ、6分程度にわたる極小重力環境下で100を超える観察が行われています。

Space-borne Bose–Einstein condensation for precision interferometry | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0605-1

For The First Time, Physicists Created a 'Fifth' State of Matter in Space
https://www.sciencealert.com/bose-einstein-condensate-space-record-maius-1-experiment-results

ボース=アインシュタイン凝縮(Bose–Einstein condensation:BEC)は、固体・液体・気体・プラズマに次ぐ「物質の第5の状態」とされるもので、1925年に物理学者のサティエンドラ・ナート・ボースとアルベルト・アインシュタインによってその存在が予言されていました。その後、1995年にコロラド大学とマサチューセッツ工科大学の研究チームがそれぞれBECの実現に成功し、2001年にはノーベル物理学賞を受賞しています。

BEC状態にある原子は、粒子的ではなく集団的な波としてのふるまいを見せるようになります。この「雲」のような状態では多数の原子が同一の波動を行うようになり、個々の原子を区別できないので、原子雲全体が1つの「超原子」のようなものになっていると考えられています。

BECは磁場や集束レーザーなどを用いて作り出した「原子トラップ」の中で原子の振動運動を封じ込めることで、絶対零度に限りなく近いところまで物質を冷却して作り出されます。しかし、重力の影響を受ける地上ではBECを作り出せても、レーザーの照射を止めるとあっという間に雲が落下してBECの状態が失われてしまいます。

続きはソースで

関連記事
宇宙ステーション上でボース=アインシュタイン凝縮実験を開始 | マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180822-682360/

https://i.gzn.jp/img/2018/11/05/fifth-state-of-matter-in-space/00_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181105-fifth-state-of-matter-in-space/
ダウンロード (1)


引用元: 【物理学】「ボース=アインシュタイン凝縮」極小重力下で原子を「物質の第5の状態」において観察する実験が実施される

「ボース=アインシュタイン凝縮」極小重力下で原子を「物質の第5の状態」において観察する実験が実施されるの続きを読む

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1: 2018/11/29(木) 02:09:27.60 ID:CAP_USER
アクセサリーや工業用品にも使用される金属「金」の融点、つまりは金が固体から液体に変化する温度は「1064度」です。常温では溶けるはずのない金ですが、これを室温で溶かす方法をスウェーデンのチャルマース工科大学の研究者たちが発見しました。

Phys. Rev. Materials 2, 085006 (2018) - Electric-field-controlled reversible order-disorder switching of a metal tip surface
https://journals.aps.org/prmaterials/abstract/10.1103/PhysRevMaterials.2.085006

Scientists Have Figured Out How to Melt Gold at Room Temperature | Digital Trends
https://www.digitaltrends.com/cool-tech/gold-melt-room-temperature/

チャルマース工科大学の物理学者であるルドヴィグ・デ・ヌープ氏らによる研究チームが、室温でも金を溶かせる方法を発見しました。研究チームが発見した金を溶かす方法は、金を四角錐状の形に成型し、これに電場を付加するというもの。金に電場を付加した状態で電子顕微鏡を用いて表面を観察したところ、金の表面から2~3層の原子が融解していることが確認されました。

ヌープ氏は「我々は数層の原子層が溶け、金の原子が多く移動し、規則正しい構造を失っていることを見つけました。この発見はこれまで見つかっていなかった現象であるため、驚くべきものです。また、電場を取り除くことで表面の融解した層を固体に戻すことが可能なことも明らかになっており、これはとても興奮すべき発見です」と語っています。
https://i.gzn.jp/img/2018/11/28/how-melt-gold-room-temperature/s01_m.jpg

実際に電子顕微鏡で四角錐状の金の先っぽが融解している様子を観察。
https://i.gzn.jp/img/2018/11/28/how-melt-gold-room-temperature/s02_m.jpg

続きはソースで

Watch how gold melts at room temperature https://youtu.be/mbKuq1BAfrs



GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181128-how-melt-gold-room-temperature/
ダウンロード (4)


引用元: 【融解】常温で溶けるはずのない「金」を室温でも簡単に溶かす方法が発見される[11/28]

【融解】常温で溶けるはずのない「金」を室温でも簡単に溶かす方法が発見されるの続きを読む

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1: 2018/11/12(月) 22:49:15.52 ID:CAP_USER
「1キログラム」の質量の定義が今月、およそ130年ぶりに国際会議で見直されることになり、これまで厳重に管理され、ほとんど見ることができなかった現在の日本の1キログラムの基準となっている金属製の重りが、産業技術総合研究所で報道陣に公開されました。

1キログラムの定義は13日からフランスで開かれる国際会議で原子の重さを基準とする改定案に決まる見通しで、これまでのおよそ130年間は、フランスで厳重に管理されている「国際キログラム原器」と呼ばれる金属製の重りが基準とされてきました。

各国には複製が配布され、日本が保管する3つの重りは、明治時代は当時の農商務省などが管理し、その後、茨城県つくば市にある産業技術総合研究所が保管してきました。

公開された重りは直径と高さが39ミリの円筒形で、フランスの重りと同じ摩耗がしにくい白金とイリジウムの合金でできていて、鍵と暗号で管理された5重の扉を隔てた金庫の中に置かれています。
汚れなど防ぐため2重のガラスケースに入れられ、室温は20度に湿度は0%になるよう管理されていて、ほとんど公開されることはありません。
重さの確認や校正が必要な企業や研究機関などは。保管している重りからさらに複製をつくるなどして活用しています。

1キログラムの定義を巡っては、大もとになるフランスの重りがおよそ130年たつ中で、汚れなどで極めて微妙に重さが変化していることが分かったため、普遍性があり変化が生じない新たな定義が議論されていました。

そして13日からフランスで開かれる国際会議で、およそ130年ぶりに原子の重さを基準にした定義に見直すことが決まる見通しです。

これについて産業技術総合研究所計量標準総合センターの臼田孝センター長は「定義の見直しで1キログラムの重さ自体が変わるわけではないので、日常生活に変化はありませんが、より精度が高くなるため、ナノテクノロジーや創薬など微小なものを扱う産業にはメリットがあると思います」と話しています。

■1キログラムの基準の歴史

1キログラムの基準の定義はこれまで何度か見直されてきました。

18世紀末、ヨーロッパなど各国は、1キログラムの質量の定義を身近な水を利用し、温度が摂氏4度の時の1リットルの重さとしていました。

しかし、水は温度の管理が難しく、体積が変わったり蒸発したりするためより変化が少ない定義をつくろうと議論が行われました。
そして1889年、水の代わりに摩耗が少なく強度が高い白金とイリジウムを混ぜた合金を1キログラムの基準として定義とすることになりました。

この合金は「国際キログラム原器」と呼ばれフランスが管理を任されていて、各国には複製を配布して1キログラムの確認や校正に活用されています。

ところがこの大もととなる「国際キログラム原器」も汚れや摩耗などで微妙に変化してしまうことがわかってきました。
各国はおよそ30年から40年に1度、複製した原器を持ち寄って、変化が出ていないか比較する作業を行っていますが、およそ1億分の5キログラムの範囲で増減していることが確認されたのです。

このため、改めて変化が生じない1キログラムの定義が議論され、重りという人工物ではなく、原子の重さ基準にした案が提唱され、13日からフランスで開かれる国際会議の中で決定される見通しになりました。
実際の定義の変更は来年5月の予定です。

原子の重さを基準にすることで理論上、1キログラムに変化は生じず精度も高くなります。

続きはソースで

http://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/img.ceron.jp/11_b792134e3da5693ade2e3885c28fea8c6ee1bdc2.jpg

NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20181112/k10011707991000.html
images


引用元: 重さの定義変更 これが日本の“1キログラム” 基準の重りを公開[11/12]

重さの定義変更 これが日本の“1キログラム” 基準の重りを公開の続きを読む
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