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真空

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1: 2017/07/31(月) 10:08:15.29 ID:CAP_USER9
私たちが見ているこの宇宙以外にも無数の宇宙が存在し、今も次々と生まれている。宇宙は単一のユニバースではなく、多数の宇宙が存在する「マルチバース」だ──。一見SFのようだが、多くの理論物理学者たちが真剣に考え、研究している理論だ。最近マルチバースについての新たな見方を提唱した米カリフォルニア大学バークレー校の野村泰紀教授に、この理論について聞いた。

──マルチバースの理論はどのようにして出てきたのですか。

「最大のきっかけは宇宙の真空エネルギーの問題だ。真空エネルギーというのは宇宙が最も安定したときのエネルギーで、宇宙の性質を決める重要な値だが、宇宙観測によって計測した値が理論からの予測値より120桁以上も小さかった。あまりに小さいので、物理学者たちは恐らく本当はゼロなのだろうと思って、それを実現する仕組みを懸命に探したが、見つからなかった」

「1987年にノーベル賞受賞者のワインバーグが、まったく異なる解決策を提唱した。まず、真空エネルギーがもし今より数桁大きければ宇宙には星も銀河も生まれず、空っぽだったことを計算で示した。さらに、真空エネルギーが異なる宇宙が膨大にあるとの説を唱えた。膨大な数の宇宙があれば、中には真空エネルギーが理論値より120桁小さい宇宙もあるだろう。そして宇宙を観測し真空エネルギーを突き止める人間が存在し得るのは、そんな宇宙だけなのだ。これを『人間原理』と呼び、この宇宙の真空エネルギーが極めて小さい理由を説明できる」

続きはソースで

(詳細は25日発売の日経サイエンス2017年9月号に掲載)
http://www.nikkei.com/article/DGXMZO19265380W7A720C1000000/

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引用元: 【宇宙】物理学者「我々と別の宇宙は本当にある」「沸騰する湯の中に気泡が生じるように、もとの宇宙の中に新たな宇宙の泡ができる」★3©2ch.net

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1: 2017/07/06(木) 05:27:41.04 ID:CAP_USER
サイエンスカフェで、重力波や宇宙の誕生を説明する髙橋智さん=佐賀市城内のさがレトロ館
http://www.saga-s.co.jp/images/article/2017/07/03/SAG2017070399000032_id1_20170703072511.jpg


 時間や空間がゆがんで波として広がる現象「重力波」をテーマにした「サイエンスカフェinSAGA」が1日、佐賀市のさがレトロ館であった。約30人が、アインシュタインが100年前に一般相対性理論で予言していたことで知られる重力波の特徴や宇宙の誕生との関わりを学んだ。

 佐賀大の高橋智准教授が講師を務め、重力波を音に例えたり、動画で紹介したりするなど分かりやすく解説した。

続きはソースで

佐賀新聞 2017年07月03日 09時39分
http://www.saga-s.co.jp/news/saga/10105/442953
ダウンロード (1)


引用元: 【重力波】分かりやすく解説 「サイエンスカフェ」 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2017/05/25(木) 08:17:38.41 ID:CAP_USER9
カナダのブリティッシュコロンビア大学(UBC)の物理学者チームは、宇宙の加速膨張を説明する新しい理論を発表した。その理論によると、極微小な領域でみたときの時空間は静的なものではなく、それ自体がゆらぎながら伸び縮みを繰り返している。

このとき、時空が伸張する方向の変化のほうが、収縮方向の変化よりもわずかに勝っているため、その差が積み重なって巨視的な宇宙の加速膨張につながるという。この理論には、宇宙定数に関する未解決の問題を解決できるメリットがあると研究チームは主張している。研究論文は、素粒子・宇宙論分野の専門誌「Physical Review D」に掲載された。

ハッブル宇宙望遠鏡によるIa型超新星爆発などの観測データから、現在の宇宙は加速度的に膨張を続けていると考えられている。しかし、宇宙の加速膨張を駆動しているはずの斥力が何に由来するのかという説明はついておらず、その力は、正体不明のエネルギーとして「ダークエネルギー」と呼ばれている。プランク衛星による宇宙マイクロ波背景放射(CMB)観測データからは、ダークエネルギーは、宇宙の全物質・全エネルギーの約68%を占めると示唆されている。

ダークエネルギーの正体をめぐっては、場の量子論から導出される「真空のエネルギー」が有力候補に挙がっている。場の量子論では、真空の空間は完全に空っぽの無の状態ではなく、常に粒子と反粒子が瞬間的な生成・消滅を繰り返している動的な場であるとみなされる。そこでは真空自体がエネルギーをもっていると考える。この真空のエネルギーによって、宇宙の加速膨張が駆動されていると説明するわけである。

ただし、この理論にも、現状では大きな問題があることが指摘されている。観測データから宇宙の加速膨張に必要な宇宙定数(アインシュタイン方程式に現れる定数項Λ)を求めると、非常に小さな値が出てくる。これは宇宙が小さな加速度でゆっくりと膨張を続けているという観測結果に対応している。一方、場の量子論に基づいて真空のエネルギー密度を計算すると、宇宙定数と比較して1050~10120倍という非常に大きな値になってしまう。つまり、2つの値の桁が、まったく合っていないことになる。

したがって、この理論で宇宙の加速膨張を説明しようとすると、真空のエネルギーの大きな値を相◯する作用をもつ別の宇宙定数のようなものを探してくる必要が生じる。しかも、10120オーダーという偶然にはありそうもない超精緻な桁合わせが、実際に起こっている理由まで考えなければならなくなる。

この問題を解消することを目指して、研究チームは今回、真空のエネルギーに関して再検討を加えることにした。その検討の際には、真空のエネルギーの値に関して「場の量子論から計算される巨大な値をシリアスに扱うこと」をひとつの条件として課した。また、もうひとつの条件として、「真空のエネルギーは、重力の理論であるアインシュタインの一般相対性理論に従うものとする」と仮定した。

これらの条件の下で、真空のエネルギーについて再検討したところ、従来とは違う結果が得られた。研究チームの新しい見方によれば、真空のエネルギー密度は不均質であり、常にゆらいだ状態になるという。

真空のゆらぎは、宇宙の各点で時空の振動(伸び縮み)をもたらす。このとき、隣接する各点における振動の位相は異なっている。プランクスケールの極微小領域(プランク長は約10-35m)での真空のエネルギーの効果は依然として巨大なものであるが、宇宙規模の巨視的スケールでみると、隣接点同士で振動がほぼ打ち消しあうため、小さな宇宙定数となって現れる。真空のエネルギーと宇宙定数のあいだに生じる桁ずれは、このようにして説明できるという。

続きはソースで

http://news.mynavi.jp/news/2017/05/25/045/
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引用元: 【宇宙】宇宙の加速膨張は「プランクスケールでの時空の伸び縮み」の蓄積か ©2ch.net

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1: 2017/05/23(火) 10:36:03.05 ID:CAP_USER9
 真空の宇宙空間で強い紫外線や放射線に1年間さらされても生き延びる細菌がいることが、国際宇宙ステーション(ISS)での山岸明彦・東京薬科大教授(生物学)らの実験で分かった。塊の状態なら生存率がより高まるという。千葉市で開かれている日本地球惑星科学連合大会で24日に発表する。

 地球の最初の生命は、地球で誕生したとする説と、他の天体からやってきたとする説がある。山岸教授らは2015~16年、生物が宇宙空間を移動できるかどうかを複数の実験で検証する「たんぽぽ計画」を、地上約400キロを飛行するISSで実施した。

 たんぽぽ計画の一環で、「世界で最も放射線に強い細菌」として知られる「デイノコッカス・ラディオデュランス」など4種類の細菌を「バイオフィルム」と呼ばれる塊にして、アルミパネル(縦10センチ、横10センチ、幅2センチ)・・・

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【斎藤広子】

https://mainichi.jp/articles/20170523/k00/00e/040/153000c

引用元: 【科学】真空の宇宙空間で生き延びる細菌がいることが判明!宇宙から最初の生命が来たという説の裏付けか? [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2017/03/21(火) 21:03:09.42 ID:CAP_USER
2017.03.09 12:46
ほぼ絶対零度の世界で成り立つ、新たな素材。

たしか中学校あたりの理科の時間に、「物質の状態は固体・液体・気体の3つ」と習いました。固体には形と体積があり、液体には体積のみ、気体には形も体積もない、とされ、複数の状態を同時に満たすことはできないと言われていました。でも新たな研究で、特殊な素材と環境を用意すれば、固体と液体の性質を兼ね備えた素材を作りだせることが裏付けられました。

マサチューセッツ工科大学(MIT)とスイスのチューリッヒ工科大学(ETH Zurich)の研究チームが、それぞれの手法で「超固体(supersolid)」と呼ばれる物質を作り出しました。
ただそれは、手で持てるようなものではなく、超低温の真空チャンバーの中だけで存在しうるんです。この研究によって、物質の本質の理解がより進むことが期待されています。

「我々のゴールは、誰もそれがありえるとは思わなかったような、新たな性質を持った新たな素材を発見することです」、MITの物理学者、ヴォルフガング・ケターレ教授は言いました。「地球には今まで存在しなかったような素材を作りたいのです」

(写真)
ケターレ氏の実験設備 (Image: MIT)

MITとETH Zurichのチームは、それぞれ違う素材と手法を使って超固体作成に挑みましたが、共通していたのは原子を「ボース=アインシュタイン凝縮」させたことです。
ボース=アインシュタイン凝縮とは物質の5つめの状態(4つめはプラズマ)と言われるもので、気体を絶対零度近くまで冷やすことで見られる状態です。そこでは、原子が波のような挙動を示すようになります。

この状態はかつてアルベルト・アインシュタインが予言していたのですが、実在が確認されたのは1995年のことでした。
その状態を作り出す実験をした研究者のひとりがケターレ氏で、彼はその功績によって2001年にノーベル物理学賞を受賞しています。

で、「固体であり液体でもある」ってどういうことなんでしょうか? ライス大学のKaden Hazzard氏はNatureで、次のふたつの性質を兼ね備えていることを説明しています。

"
a.超固体は固体のように固く、簡単に恒久的に移動させられる液体とは違い、原子が移動させられると元の場所に戻る。
b.固体では、原子が欠けているといった欠損は原子の格子を通じて移動するが、超固体では量子力学によってこの動きが粘度なしに起こる。

続きはソースで

http://www.gizmodo.jp/2017/03/this-wild-new-supersolid-is-three-states-of-matter.html

top image: ETH Zurich / Julian Léonard 
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※画像はイメージで本文と関係ありません


引用元: 固体だけど流れる液体。物質の制約を超えた「超固体」、ふたつのチームが実現 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2016/12/09(金) 19:57:34.63 ID:CAP_USER
中性子星の研究を行っている欧州天文学者チームは、80年前に予言され、未だ実験的に確認されていない量子効果「真空の複屈折」の証拠を初めて観測した可能性があると発表した。研究論文は「英国王立天文学会月報」に掲載された。

通常、「真空」とは完全に何もない、空っぽの空間であると思われている。光は常に一定の速度(光速c=毎秒約30万km)で、何もない真空中をどこまでも真っ直ぐに進んでいくことができる。

一方、水やガラスなど真空以外の物質の中を進むとき、光は真空中の光速とは違う速度をもっている。物質固有の光の速度を真空中の光速cで割った値は、その物質の「屈折率」と定義される。たとえば、水の屈折率は約1.33、普通の板ガラスの屈折率は約1.51などと物質ごとに値が決まっている。真空の屈折率は、真空中の光速cを同じ光速cで割った値なので、当然「1」になる。

物質によっては、光の偏光の向きに応じて屈折率が変わることもある。この現象は「複屈折」と呼ばれ、すべての方向について構造が等質ではない物質、つまり異方性のある物質で見られる。

真空の場合、どの方向から見ても一様に同じ空間であって、方向によって空間の性質が変わるということはない。つまり、真空には異方性はなく、等方的であると言える。よって真空の屈折率は常に1であり、真空中で複屈折が起こることはあり得ない――と普通はそう考える。しかし、今から80年前、ドイツの物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルク(不確定性原理の提唱者)とハンス・ハインリッヒ・オイラーは、空間が異方的になり、「真空の複屈折」が起こることがあると理論的に予言していた。

1930年代に理論化された量子電磁力学の立場では、真空を「何もない空っぽの空間」とは考えず、電子と陽電子のペアが生成と消滅を繰り返している動的な場であると見なす。電子・陽電子対は生成した瞬間に消えてしまうので「仮想粒子」とも呼ばれる。ハイゼンベルクらは、この仮想粒子が充満した真空において、強力な磁場をかけることによって空間が異方性を示し、真空の複屈折が起こると予言した。磁場に平行な方向と垂直な方向とでは、真空の屈折率が変わると考えた。

この予言を実験的に確かめるため、強力な磁石を使って真空の複屈折を観測しようとする研究が続けられているが、これまでのところ実際に真空の複屈折を観測したという報告はない。そうしたなか、研究チームは今回、中性子星の観測データのなかから、真空の複屈折によるものと考えられる分析結果を得たと発表した。

続きはソースで

http://news.mynavi.jp/news/2016/12/09/188/
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引用元: 【宇宙】未発見の量子効果「真空の複屈折」を中性子星の周りで初観測か ©2ch.net

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