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衝撃波

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1: 2019/04/20(土) 20:48:57.32 ID:CAP_USER
テッポウエビは想像を絶する生きものだ。体長わずか数センチメートル。片方のハサミは分相応の大きさだが、もう片方のハサミは巨大で、それをすさまじい力で閉じることによって衝撃波を発生させ、獲物を気絶させる。

ハサミの2つの刃が噛み合う瞬間に気泡が発生し、すぐさま破裂する。これによってプラズマの閃光と、4,400℃もの高温が生じる。信じられない話だが、手のひらに乗るくらい小さな水生生物が、はさみをパチンと鳴らすことで、超高温の気泡を兵器に変えるのだ。

研究者たちがいま、この恐るべき力の応用方法を模索している。学術誌『Science Advances』に3月15日付で掲載された論文で、ある研究チームがテッポウエビのプラズマ銃を真似たロボットハサミを製作し、プラズマを発生させることに成功したと報告した。生物進化が産んだこの奇抜な能力をうまく改良できれば、さまざまな水中での用途が考えられる。

テッポウエビは、プラズマの衝撃を生み出す武器をさまざまな用途に使っている。狩りに使うのはもちろんのこと、スナップ音でコミュニケーションもとっていて、その音量は210デシベルにも達する(本物のピストルは150デシベル程度だ)。プラズマ衝撃波を使ってサンゴ礁に巣穴を掘る種もいる。おかげで海底は実に騒々しく、ソナーに干渉を起こすほどだ。
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/05/GettyImages-964903474.jpg

■脱皮後の殻を使ってハサミを3Dプリント

テキサスA&M大学の機械工学者デイヴィッド・スタークは、テッポウエビの多機能ハサミは人間にも役立つのではないかと考えた。彼のチームは、まずは何匹かの生きたテッポウエビを入手した。

ほかの節足動物と同じく、テッポウエビも定期的に脱皮する。成長するにつれて小さくなった外骨格を脱ぎ捨てるのだ。

この脱皮後の殻を使ってスタークはハサミの型をとり、それをさらにスキャンして詳細な3Dモデルをつくった。その後、彼はモデルデータを3DプリントサーヴィスのShapewaysに送り、テッポウエビのプラズマ銃のプラスティック版が完成した。

■ネズミ捕りの仕組みを応用した実験

スタークは、この独特の構造の付属肢を使って実験を行なった。ハサミの上半分は、普段は引き金を引いた状態でロックされている。その一部(プランジャー)を下半分の受け口(ソケット)に叩きつける構造になっている。

これによって水が急速に押し出され、気泡ができる。この原理はキャヴィテーション(液体の流れで圧力差によって短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象)と呼ばれている。

「バネを使うネズミ捕りのようだと思いました」と、スタークは言う。「そこで、実際にネズミ捕りをいくつか水に沈めてみて、トリガーを外したときにアームがどのくらい速く回転するか試しました。そしてネズミ捕りのアイデアを、ハサミを閉じる仕掛けとして応用したのです」

スタークがつくったハサミは、バネ仕掛けの軸を中心に上半分のパーツが高速で回転して力を生み出し、プランジャーをソケットに叩きつける。この動作でできた高速の水流が、キャヴィテーション気泡を生む。気泡は最初は低圧で比較的大きいが、すぐに破裂に向かう。

「周囲の水に押され続けることで、圧力と温度が極めて高くなるのです」と、彼は言う。気泡はとてつもない高温になり、プラズマ発光が生じるほどだ。
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/04/01-xtang1.2019-03-14-15_41_04.gif

■既存の方法よりも10倍以上も効率的

これと同じ現象は、テッポウエビがハサミを閉じたときにも観察される。「水が外側に押し出されることで衝撃波が出現します」。野生のテッポウエビは、こうして獲物をノックアウトしているのだ。

研究チームはラボでハイスピードカメラを使用し、ハサミの隙間から排出されるジェット水流を観察した。また、その後に生じる衝撃波についても、プラズマ発生時の閃光というかたちで撮影することに成功した。

水中でプラズマを生み出すのは、テッポウエビの専売特許ではない。水中での溶接作業では、プラズマを利用したプラズマアーク溶接という方法が用いられ、こちらも超高熱を生み出す。また、レーザーを使って水中でプラズマをつくりだす方法も確立されている。

続きはソースで

https://wired.jp/2019/04/18/shrimp-plasma/
ダウンロード


引用元: テッポウエビが発する「プラズマ衝撃波」を再現するロボットハサミ、米研究者らが開発[04/18]

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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: 2019/03/08(金) 17:12:24.34 ID:CAP_USER
(CNN) 米航空宇宙局(NASA)は8日までに、超音速機の衝撃波同士がぶつかる様子を捉えた画像を公開した。衝撃波による大音響(ソニックブーム)を出さない超音速機の開発に向けた取り組みの一環。

撮影には10年をかけて開発した空対空撮影の新技術を使用し、超音速機2機が生み出す衝撃波の相互作用を初めて画像に捉えた。

画像に写っている2機は米空軍の超音速練習機T38。米カリフォルニア州にあるエドワーズ空軍基地の研究センターから試験飛行を行った。

NASAの研究員ニール・スミス氏は「興味深いのは、後続のT38の衝撃波が相互作用の中で曲がっている点だ」と指摘する。

続きはソースで

https://lpt.c.yimg.jp/im_siggG3rIpNqGVV0XeRQTVHH8kA---x900-y506-q90-exp3h-pril/amd/20190308-35133909-cnn-000-view.jpg
https://www.cnn.co.jp/fringe/35133909.html
ダウンロード


引用元: 超音速機による衝撃波同士の衝突、NASAが初めて撮影[03/08]

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1: 2017/10/09(月) 01:22:38.70 ID:CAP_USER
超新星爆発に新しいパターン 表面引き金、東京大
2017/10/5 02:0110/5 02:03updated

星が一生の最後に起こす超新星爆発で、星の中心部から始まる通常のケースと違い、表面の爆発が引き金となって起きる新しいパターンを観測したと、東京大などのチームが4日付の英科学誌ネイチャーに発表した。
 
超新星爆発が始まる過程には謎が多く・・・

続きはソースで 

▽引用元:共同通信 2017/10/5 02:0110/5 02:03updated
https://this.kiji.is/288355432397128801

▽関連
国立天文台
表面での爆発から星の死への旅立ち
2017年10月 5日 |研究成果
https://www.nao.ac.jp/news/science/2017/20171005-subaru-cfca.html
ヘリウム層で核反応が起き、中心に衝撃波が伝わって炭素の核反応が始まった直後のようす(想像図)
https://www.nao.ac.jp/contents/news/science/2017/20171005-subaru-cfca-fig.jpg
ダウンロード (1)


引用元: 【天文】超新星爆発に新しいパターン 表面の爆発が引き金となって起きる新しいパターンを観測/東京大など

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1: 2017/09/02(土) 23:03:26.83 ID:CAP_USER
Ia型超新星からのX線を初検出

Ia型超新星の観測で初めてX線が検出された。超新星爆発の衝撃波が突入しX線を放射する星周物質の密度が高いことが示唆されているが、その起源は謎だ。

【2017年8月31日 UChicago】

Ia型超新星は、白色矮星ともう一つの天体との連星系で起こる暴走的核融合から発生する天体だ。その爆発の明るさは特有で、見かけの明るさとの比較から距離を計算することができるので、宇宙の距離を測る指標となっている。

米・シカゴ大学のChristopher D. Bochenekさん(現在は米・カリフォルニア工科大学)たちの研究チームはNASAのX線天文衛星「チャンドラ」による観測で、超新星「SN 2012ca」からのX線を検出した。この超新星は2012年に、みなみのかんむり座の方向2億6000万光年彼方の渦巻銀河「ESO 336-G009」に出現したものだ。Ia型超新星でX線が検出されたのはこれが初めてである。

続きはソースで

▽引用元:AstroArts 2017年8月31日
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/9340_sn2012ca

超新星「SN 2012ca」から検出されたX線(円内)(提供:Vikram Dwarkadas/Chandra X-ray Observatory)
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2017/08/8618_xray.jpg
SN 2012caが出現した渦巻銀河「ESO 336-G009」(提供:Digital Sky Survey)
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2017/08/8619_galaxy.jpg
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引用元: 【宇宙】Ia型超新星の観測で初めてX線を検出©2ch.net

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1: 2016/03/22(火) 17:32:10.00 ID:CAP_USER*.net
米航空宇宙局(NASA)は22日までに、宇宙望遠鏡「ケプラー」が星の爆発の初期段階を初めて可視光線で捉えることに成功したと発表した。

爆発した星は地球から約12億光年離れた赤色超巨星。爆発の衝撃波で星が明るく輝く「ショックブレイクアウト現象」が20分間観測された。

研究チームを率いる米ノートルダム大学のピーター・ガーナビッチ教授によると、この星の大きさは太陽の500倍に達し、もし太陽系にあれば地球の軌道を飲み込む程だという。

各国から成る研究チームは、ケプラーが3年間に撮影した約50兆個の星を分析し、超新星を探していた。

続きはソースで

ダウンロード (4)


ソース/CNN
http://www.cnn.co.jp/fringe/35079918.html

引用元: 【天文】星の「爆発の瞬間」、初めて可視光線で観測・・・米NASA

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