（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。

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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

なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか？[04/10]

イリノイ州バタヴィアにあるフェルミ国立加速器研究所(FNAL)は、超伝導磁石を用いた大型の陽子・反陽子衝突型加速器テバトロンを有する施設です。トップクォークの検出に成功したことでも有名な同研究所は、ロバート・ラスバン・ウィルソン初代所長が企画・建設を担当し、1967年から現在に至るまで素粒子物理学などに関する研究を続けています。設立当初、FNALではハイテクトラブルを解決するために非常にローテクな解決策が用いられており、その中心にはなぜか「フェリシア」という名前のフェレットがいたことが明らかになっています。
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Why Physicists Tried to Put a Ferret in a Particle Accelerator - Atlas Obscura
https://www.atlasobscura.com/articles/felicia-ferret-particle-accelerator-fermilab

「原子炉の父」ことエンリコ・フェルミにちなんで「フェルミ国立加速器研究所」と名付けられたFNALは、線形加速器(リニアック)、ブースター、リサイクラーリング、メインインジェクターリングから成る加速器を有しています。

リニアックは陽子線とエネルギーを提供するためのもので、ブースターがそれらを加速。リサイクラーリングはより強いビームを得るために陽子をひとまとめにし、メインインジェクターリングはリサイクラーリングにより生成されたビームを閉じ込めて何万回も回転させることで、ビームを光の速度まで加速させます。

FNALの建設風景を収めた写真
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1971年に戻ると、FNALの加速器の設計は少し異なっていました。現在の加速器と異なるポイントは、メインインジェクターリングおよびリサイクラーリングが存在しなかったという点。当時の加速器では、4マイル(約6.4km)もの長さの「メインリング」と呼ばれるものがこれらの代わりをしていました。このメインリングには内部を通る粒子ビームを導くための「双極子磁石」がなんと774個も搭載されており、さらにその粒子ビームを収束させるための「四重極磁石」が240個搭載されていたとのこと。

これらの磁石はそれぞれ20フィート(約6.1メートル)ほどの長さで、重さはなんと約13トンもあります。これらの磁石が非常に脆弱で、加速器稼働からわずか2日でコイル周りのガラス繊維の絶縁が壊れてしまい2つの磁石が故障。それから数か月で、加速器はなんと350個もの磁石を交換する羽目になったそうです。

それでも1971年6月30日に、なんとか粒子ビームをメインリング周りにまで送ることに成功。しかし、加速器で加速される粒子のエネルギーが70億電子ボルト(eV)を超えたところで、磁石が再びショートしてしまいます。加速器の故障原因について調査したところ、「加速器に使用する真空ダクトの中に金属の細片が残っていたこと」が原因であると判明したそうです。

この故障の原因を取り除くために用いられたのが、フェレットのフェリシアでした。以下の写真は当時の加速器に使用されていた長さ300フィート(約91メートル)の真空ダクトと、その中をゴミ掃除のために走り回ったフェレットのフェリシア。
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続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190410-why-ferret-particle-accelerator/ 

1970年頃にFNALで建設されていた加速器の真空ダクト
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https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s04_m.jpg

https://gigazine.net/news/20190410-why-ferret-particle-accelerator/

■－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/

近年、夜空にリボン状に伸びる紫色と白色の発光現象が注目されている。この現象は「スティーブ」(STEVE:Strong Thermal Emission Velocity Enhancement)と名づけられ、その発生メカニズムについて科学者の間でも関心が集まっている。これまでスティーブはオーロラの一種ではないかと考えられてきたが、最新の研究からは、オーロラとはまったく別物の未知の現象あることが分かってきた。カナダのカルガリー大学などの研究チームの論文が「Geophysical Research Letters」に掲載された。

スティーブは、オーロラを撮影している写真家グループの間で10年ほど前から知られるようになっていたが、科学者の間でこの現象が注目されだしたのは2016年とつい最近のことである。スティーブの画像をはじめて見た科学者たちは、典型的なオーロラとは少し違うということに気がついたが、その発生メカニズムについてはよくわからなかった。

通常のオーロラは、地球の磁気圏から電子と陽子が電離層に降り注ぐときに発生する。電子と陽子が電離層で励起することによって、緑、赤、青などさまざまな色の発光が起こる。

オーロラとスティーブの違いとして、発生頻度の違いが挙げられる。オーロラは発生条件が揃えば毎晩のように現れるが、スティーブのほうは1年間に数回しか見ることができない。また、高緯度地帯でしか見られないオーロラと違って、スティーブはより赤道に近い地域でも現れることがあるとされる。

スティーブに関する最初の研究論文は、2018年3月に「Science Advances」に発表された。それによると、スティーブの観測中に高速のイオンと電子温度の非常に高いホットエレクトロンの流れが電離層中を通過していることがわかったという。

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【気象】未知の「紫のオーロラ」、はじめて報告される アマチュアの発見に科学者が注目、慣例にしたがい「スティーブ」と命名

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マイナビニュース
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