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物質

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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
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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: 2018/11/07(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/
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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: 2018/11/07(水) 22:20:01.12 ID:CAP_USER
■「血液型」ではなく「全身型」が正しい

血液型とは、あくまで「血液」だけの「タイプ」だと思っている人が多いのではないだろうか。それは、正しいようで正しくない。

感染免疫学・寄生虫学・熱帯医学を専門とし、『血液型の科学』(祥伝社) をはじめ、血液型に関する著作のある藤田紘一郎教授はいう。

「ABO式血液型の決め手となるのは血液型物質ですが、これは血液中にだけに存在するものではありません。内臓からリンパ液まで、人体のあらゆるところに分布しています。とくに胃や腸には多く、血液中の何百倍もの量が存在しているのです」

血液型物質という耳慣れない言葉が出てきたが、まずは血液型発見の歴史からおさらいしてみたい。

ABO式血液型は、1901年、オーストリアのカール・ランドシュタイナーという病理学者が、血液の凝集反応から発見した。凝集反応とは、A型とB型の血液を混ぜると赤血球同士がくっついて固まるが、A型とO型ならば固まらないといった反応だ。生物の時間に実験をした人もいることだろう。

最初に血液から発見されたため「血液型」と命名されたが、その後の研究で全身に分布していることがわかったので、学者たちは「全身型」に改めようとしたそうだ。しかし、そのときにはすでに「血液型」という名称が広く浸透していたという。

血液型物質とは、血液中では、赤血球の表面に付着した糖鎖(糖の分子) だ。付着するパターンが4つあり、それによって血液型を見わける。

「赤血球の表面にA型物質をもつのがA型、B型物質をもつのがB型です。AB型はA型物質とB型物質の両方をもち、O型はどちらももちません」

また、血液型物質は、生体内で「抗体」を発生させる抗原でもある。抗体とは、病原菌や異物など、「非自己」と認識されるものが生体内に侵入したとき、それと特異的に結合して、外へ排除する役割を負うものだ。

少し端は折しょって説明すると、A型は血清中に抗B抗体をもち、B型は抗A抗体をもつ。また、AB型はどちらももたず、O型は抗Aと抗B、両方の抗体をもつ)。

抗原と抗体が出あうと、抗原抗体反応が起こる。A型とB型の血液を混ぜたときの凝集反応は、互いの抗原(血液型物質)を非自己と認識したことによる、抗原抗体反応のひとつだ。

続きはソースで

「ムー」2018年11月号 特集「血液型の科学」より抜粋)

http://gakkenmu.jp/column/17156/
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引用元: 【ABO式血液型】免疫学から見えてきた「血液型と性格」の真実

【ABO式血液型】免疫学から見えてきた「血液型と性格」の真実の続きを読む

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1: 2018/11/01(木) 13:41:45.25 ID:CAP_USER
【11月1日 AFP】
太陽系を含む天の川銀河(銀河系、Milky Way)の特徴的なハロー(銀河系本体を球殻状に取り巻く大構造)は、約100億年前に起きた別の銀河との衝突の際に生じた残骸だったとの研究結果が10月31日、発表された。研究チームは、この発見に衝撃を受けているという。

 英科学誌ネイチャー(Nature)に発表された研究論文によると、衝突した相手の銀河は、天の川銀河の約4分の1のサイズで「ガイア・エンケラドス(Gaia-Enceladus)」と命名された。ゆっくりとしたスピードで起きた宇宙衝突は、太陽6億個分に相当するハローの原料物質を供給したほか、銀河系の特徴的な円盤部を膨張させたという。ガイア・エンケラドスは、ギリシャ神話の天空神と地母神との間に生まれた巨人にちなんだ名前だ。

 論文の筆頭執筆者で、オランダ・フローニンゲン大学(University of Groningen)カプタイン天文学研究所(Kapteyn Astronomical Institute)の天文学者アミナ・ヘルミ(Amina Helmi)氏は、AFPの取材に「今回の研究では、銀河系の形成を基本的に解明した」と語った。

 ヘルミ氏は、「衝突は、銀河系ハローと現在呼ばれている構造をもたらした。非常に大規模な事象だったために、その当時すでに存在していた銀河円盤の膨張を引き起こした」と述べ、「ハローにある恒星の大半が共通の起源を持つことは、予想外の結果だった」と続けた。

 大型の銀河は、より小さな銀河を吸収することで大型化する。

 銀河系が大きくなったのは、複数の小型星団を取り込んだからなのか、それとも単一の大きな銀河と融合したからなのかをめぐっては、天文学者らの間で長年論争が続けられてきた。

続きはソースで

(c)AFP

http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/6/7/810x540/img_67c55597d9dfdbca52d16890fd92ca3495631.jpg
http://www.afpbb.com/articles/-/3195522
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引用元: 【天文学】銀河系ハロー、100億年前の銀河「巨大衝突」で形成[11/01]

銀河系ハロー、100億年前の銀河「巨大衝突」で形成の続きを読む

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1: 2018/10/30(火) 15:39:31.38 ID:CAP_USER
前回は、葉酸のサプリメントが妊婦さんに推奨される話をしました。きちんとした食事をしていればビタミンが不足することは普通はありませんが、妊娠初期のような特別な場合は別です。

 妊娠中だけでなく、生まれてすぐにも不足しがちなビタミンがあります。ビタミンKは血液凝固に関わるビタミンで、不足すると血が固まらず出血しやすくなります。日本ではビタミンK2シロップとして新生児に与えられます。ちょうど、森戸やすみ先生がコラムを書いてくださっています。

 ところでみなさん、ビタミンAからビタミンEまではご存じでしょう。どのビタミンも名前ぐらいは聞いたことはあるでしょうし、サプリメントとして摂取している人もいるでしょう。しかし、ビタミンFって聞いたことあります? ビタミンG、H、I、Jもほとんど聞いたことがないはずです。ところが、ビタミンKは血液凝固に必要なビタミンとして知られています。FからJをすっ飛ばして、ビタミンEの次がいきなりビタミンKなのはなぜでしょうか?

 ビタミンという名称が提唱されたのは、1912年です。生物が生きていくのに必要なのに体内で合成できない微量の物質が存在し、不足すると病気を引き起こすという考え方が体系化されました。当初はビタミンAとビタミンBしかありませんでしたが、新しいビタミンが発見されるたびにビタミンC、ビタミンD……と順番に命名されました。

 実はビタミンFと呼ばれる物質もありましたが、後に脂肪酸であることがわかり、ビタミンの仲間から外されました。他にもいったんは名前がついたものの、既存のビタミンを誤認していたり、ビタミンでないことが後でわかったりして、欠番になったものがたくさんあります。

続きはソースで

※参考「ヘンリク・ダムによるノーベル賞受賞講演(英文)」
https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/dam-lecture.pdf

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/SDI201810252901.html
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引用元: ビタミンEの次がビタミンKなのはなぜ?[10/29

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1: 2018/10/10(水) 16:33:54.91 ID:CAP_USER
遠方の超新星のデータを分析した結果、ダークマターの正体がブラックホールだったとしてもその割合はせいぜい40%程度にしかならず、ダークマターの大部分がブラックホールからなる可能性は低いことがわかった。

【2018年10月9日 カリフォルニア大学バークレー校】

ダークマター(暗黒物質)は天文学で最も厄介な難問の一つだ。宇宙にある物質の84.5%がダークマターであることはわかっているが、その正体となる物質を検出した者はいない。

ダークマターの候補として挙がっている物質は、「アクシオン」のような非常に軽い粒子から「MACHO」(銀河ハローに存在するかもしれない大質量でコンパクトな天体)まで、質量の範囲で90桁にもおよぶ。MACHOの一例としては、宇宙誕生の直後に作られ、太陽の数十倍から数百倍の質量を持つとされる「原始ブラックホール」も含まれる。

理論家の中には、ダークマターは複数の粒子や天体からなるという説を唱える人もいる。しかし、互いに無関係の成分がダークマターの中にいくつもあるとすると、それぞれについて起源の説明が必要となり、モデルが非常に複雑になってしまう。

「ダークマターが、非常に重いブラックホールと非常に軽いブラックホールの2種類からなる、またはブラックホールと未知の粒子からなると考えることもできます。しかしそうすると、片方の成分はもう片方の成分に比べて1個あたりでは何桁も質量が大きいことになり、にもかかわらずトータルの質量では同じくらい存在しなくてはなりません。天体から顕微鏡レベルのものまで、あるいは宇宙で最も軽い粒子まで考えられるので、非常に説明が難しくなります」(米・バークレー宇宙論物理学センター Miguel Zumalacárreguiさん)。

バークレー宇宙論物理学センターのZumalacárreguiさんとUroš Seljakさんは、遠くにある天体から来た光が地球に届く途中で何らかの重力源に曲げられて増光する「重力レンズ効果」に着目した。ブラックホールやMACHOがもし宇宙にたくさんあれば、遠方で起こったIa型超新星の光にこうした重力レンズが影響を与えるはずだ。Ia型超新星は爆発後の最大光度がどれも同じになるため、宇宙の距離を測る標準光源として使われている。

Zumalacárreguiさんは「Joint Lightcurve Analysis」と「Union 2.1」という2通りの超新星カタログを使い、前者では580個、後者では740個の超新星について、明るさと距離の統計解析を行った。彼らは、もしダークマターの正体がブラックホールやMACHOなら、超新星の増光・減光のタイプから予測される明るさよりも0.1〜1%ほど明るく見えるものが8個は存在するはずだと推定したが、解析の結果、実際にはそうした超新星は一つも見つからなかった。

この結果からZumalacárreguiさんたちは、原始ブラックホールやMACHOは、仮に存在するとしても宇宙のダークマターのたかだか約40%を占めるにすぎないと結論した。さらに、「Pantheonカタログ」と呼ばれる別の超新星カタログで1048個の明るい超新星を用いた最新の解析では、より厳しい23%という上限値が得られている。

■手前のブラックホール(中央)によって超新星(左下)とその母銀河の像が重力レンズ効果で歪められ、実際より明るく見えるようすを表したイラスト
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/10/14042_lens.jpg
■超新星と観測者の間にブラックホールがあると、その重力によって超新星からの光の経路が曲げられ、光を増光するレンズの役割を果たす
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/10/14043_supernova.jpg

〈参照〉
UC Berkeley:Black holes ruled out as universe’s missing dark matter
http://news.berkeley.edu/2018/10/02/black-holes-ruled-out-as-universes-missing-dark-matter/
Physical Review Letters:Limits on Stellar-Mass Compact Objects as Dark Matter from Gravitational Lensing of Type Ia Supernovae 論文
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.141101

http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10214_darkmatter


続きはソースで
images


引用元: 【宇宙】ダークマターの正体はブラックホールではなさそう 遠方の超新星のデータを分析した結果[10/09]

ダークマターの正体はブラックホールではなさそう 遠方の超新星のデータを分析した結果の続きを読む
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