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 結晶と時間結晶

 結晶(crystal)とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。

 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。

 近年、こうした結晶の周期的パターンが空間上ではなく時間軸の方向に現れる「時間結晶」という現象が注目されるようになってきた。それも、単なる理論上の仮説ではなく、「実験的に時間結晶を作り出した」とする報告がいくつか出始めている。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 マイナビニュース: 物質の新しい形態「時間結晶」の性質を解明

結晶は生きている―その成長と形の変化のしくみ (ライブラリ物理の世界 (3))
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すぐわかる!ビジュアル化学―イラストで見る,原子・分子・結晶・高分子 (ニュートンムック Newton別冊)
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 光子一つを観測できる光子顕微鏡を開発

 光子は光を構成する最小単位であり、それ以上分けることができない素粒子の一つ。波動性と粒子性の両方の性質を併せ持つ。光の強度は、光子のエネルギーと単位時間当たりの光子数の積に比例する。つまり、光子は1つ2つと数を数えられる存在であり、量子の一つである。

 今回、光を構成する最小単位の光子一つを観測することができる光子顕微鏡を開発した...と産業技術総合研究所(産総研)がこのほど発表した。これまでの光学顕微鏡では不可能だった極めて弱い光も検出してカラー画像を撮影することに世界で初めて成功したという。研究成果は英科学誌に掲載された。

 産総研・物理計測標準研究部門量子光計測研究グループの福田大治(ふくだ だいじ)グループ長らの研究グループは、これまでに超伝導現象を利用して光子を一つづつ検出して光子の波長も識別できる光センサーを開発している。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 サイエンスポータル: 光子1つを観測できる光子顕微鏡を開発 産総研

光センサとその使い方―種類・特徴・回路技術
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光を感知!光センサー モジュール フォトセンサー (センサ 基板 リレー実装 型) LV300
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 熊本地震発生から1年 余震多発、懸念なお

 大きな被害を出した熊本地震から4月14日で1年。熊本地震では昨年4月14日夜と16日未明に2度の震度7を観測し、熊本、大分両県で225人が亡くなった。この日、犠牲者を悼む黙禱(もくとう)が捧げられた。

 今年3月末現在、熊本県の仮設住宅に4179世帯、民間賃貸などを借り上げるみなし仮設に1万4621世帯が暮らす。県内の公営住宅に1026世帯、県外に296世帯が入居。こうした「仮住まい」の被災者は4万7578人にのぼる。

 2回起きた震度7の地震はどのように発生したのか。小規模も含めて余震が多発したが、震源に近い断層でまだ本格的に活動していない地域もあり、次の大地震を懸念する専門家もいる。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 NHK news: 関東の表層地盤5000か所余で想定の1.5倍以上のゆれ

噴火と地震―揺れ動く日本列島 群発地震と火口底上昇で地殻変動を予測する
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 自然界で最強の毒素は?

 ボツリヌス菌のつくる「ボツリヌス毒素」の致死量は体重70kgのヒトに対しA型毒素を吸入させた場合、0.7〜0.9μgと考えられており、1gで約100万人分の致死量に相当する(ちなみに青酸カリは経口投与の場合5人/g)。自然界に存在する毒素としては最も強力である。

 ボツリヌスの語源はラテン語のbotulus(腸詰め、ソーセージ)であり、19世紀のヨーロッパでソーセージやハムを食べた人の間に起こる食中毒であったためこの名がついた。ハムやソーセージに発色剤として添加される硝酸塩は、発色作用よりもボツリヌス菌の繁殖を抑える目的で使用されている。1896年、ベルギーの医学者エミール・ヴァン・エルメンゲム (Emile van Ermengem) により発見・命名された。

 ボツリヌス菌が作り出すボツリヌス毒素(ボツリヌストキシン)は毒性が非常に強く、約0.5kgで世界人口分の致死量に相当するため、生物兵器として研究開発が行われた。炭疽菌を初めとする他の生物兵器同様、テロリストによる使用が懸念されている。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 THE HUFFINGTON POST: はちみつ食べ乳児ボツリヌス症で死亡 危険な食品ほかにも

小児脳性麻痺のボツリヌス治療 (シリーズ ボツリヌス治療の実際)
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 現実味を帯びてきた「宇宙エレベーター」

 「宇宙エレベーター」が現実味を帯びてきた。それは地上と宇宙をエレベーターでつなぐ、これまでにない輸送機関。地上から天へと伸びる塔のようなものを想像してみよう。かつては突飛な夢物語として受け止められていたが、理論的には十分実現可能なものであり、近年の技術発展によって、手の届く域に到達しつつある。

 宇宙エレベーターの仕組みは、次のとおり。地球を周る人工衛星は、地球の重力で下(内側)へ引っ張られている力と、遠心力で上(外側)に飛び出そうとする力が一致して釣り合っているため、高度を維持して周回し続けている。このうち赤道上の高度約3万6000㎞を周る人工衛星は、周期が地球の自転と同じで、地上に対して天の一点に静止しているように位置するため、「静止衛星」と呼ばれている。

 この静止衛星から、地上へ向けてケーブルを垂らす。ケーブルを吊り下げた分、衛星の地球に向いている側、つまり下の方がやや重くなるので、徐々に地球の重力に引かれて落下してしまう。そこで、反対側にもケーブルを伸ばしてバランスをとると、衛星は静止軌道の高度を維持して回り続けられる。

 このケーブルに昇降機を取り付け、人や物資を輸送できるようにしたものが宇宙エレベーターであり、原理はとてもシンプルなものである。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 CNN news: 空に浮かぶビル、米で構想 地震津波からも解放

宇宙エレベーターの本: 実現したら未来はこうなる
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 放射性炭素と、核実験の意外な関係

 放射性炭素年代測定とは、自然の生物圏内において放射性同位体である「炭素14 (14C)」 の存在比率が1兆個につき1個のレベルで一定に保たれていることを基礎とする動植物の遺骸を使用する年代測定方法である。無機物及び金属では測定が出来ない。

 地球自然の生物圏内では炭素14の存在比率がほぼ一定であり、動植物の内部における炭素14の存在比率は、死ぬまで変わらないが、死後は新しい炭素が補給されなくなるため、存在比率が下がり始める。この性質と炭素14の半減期が5730年であることから年代測定が可能となる。

 炭素14はどこでできるのだろうか? 実は大気上層で高エネルギーの一次宇宙線によって生成された二次宇宙線に含まれる中性子と窒素原子核の衝突から、年間7.5キログラム程度生成されている。また、核実験や核燃料の再処理によっても大気中に放出されている。生成された炭素14は直ちに酸素と結合し二酸化炭素になり、大気中に拡散する。但し、生成量の年変動は約30%と想定されているが海洋などとの交換により0.6%程度にまで小さくなる。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 National Geographic news: 冷戦中の核実験が、象牙密輸の証拠を提示

核実験は何をもたらすか―核大国アメリカの良心を問う
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 動物の脳の大きさ比べてみたら...

 脳の大きさはどのくらいあるのだろうか? 現代人の脳は成人では、男性は1350〜1500グラム、女性では1200〜1250グラムだそうだ。

 他の動物と比べると、ステゴサウルスの脳の重さは推定で33グラム、ティラノサウルスで推定200グラム、鳩の脳の重さは2.3グラム。同じ霊長類と比べると、チンパンジーの脳で、350~400グラム、350万年前のアウストラロピテクス(猿人)で約375グラム、石器を使っていた190万年前のホモハビリス(原人)で約750グラム、史上初めて火を使っていた150万年前のホモエレクトゥスで約950グラムということだから、いかに現代人の脳が大きいかがわかる。

 では、人類が地球上で最も大きい脳を持つのか...というとそうでもなくて、地球上でもっとも脳が大きい動物はマッコウクジラだ。彼らはシロナガスクジラに比べると体重は4分の1なのに、脳みその重さは3分の1より大きい。マッコウクジラで9000グラム、ゾウの脳で5000グラムもある。

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参考 AFPBB news: 人間の脳の大型化、果実が後押しか 研究

人類の足跡10万年全史
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 新江ノ島水族館が日本動物園水族館協会(JAZA)を退会

 JAZAという組織がある。JAZAは日本動物園水族館協会(公社)のことで、国際的な視野に立って、自然や貴重な動物を保護するためにできた、国内の149もの動物園や水族館の集まり。日本全体の視野に立って、ひとつひとつの動物園や水族館ではできないことを協力して行う。具体的には種の保存、教育・環境教育、調査・研究、レクリエーションの4つの目的がある。

 地元の新江ノ島水族館もJAZAに所属していたが、このたび、地元の新江の島水族館が、この組織を退会したというなぜだろうか?

 調べてみるとJAZAの方針と新江ノ島水族館の方針が合わなくなっていた。日本動物園水族館協会(JAZA)が「追い込み漁」で捕獲されたイルカの入手を禁止したことが理由で、2つの水族館が3月31日付でJAZAから退会した。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 NHK news: 新江ノ島水族館がJAZA退会

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 コカ・コーラが健康食品の仲間入り?

 これには驚いた人も多かった。「コカ・コーラ」から、史上初のおいしいトクホコークが誕生した。脂肪の吸収を抑え、食後の血中中性脂肪の上昇をおだやかにする、特定保健用食品 「コカ・コーラ プラス」である。3月27日(月)から全国で新発売された。値段は1本158円(税別)。

 「コカ・コーラ」などの炭酸飲料は健康によくないというイメージはあったが、健康食品というイメージはなかったからだ。飲んでみると確かにおいしい。味はこれまでと変わらない。しかし問題の砂糖は入っていない。入っているのは、難消化性デキストリン(食物繊維)である。

 難消化性デキストリンは食物繊維不足を補う目的で作られたもので、そもそもデキストリンとは、数個のα-グルコースがグリコシド結合によって重合した物質の総称で、デンプンの1種。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 マイナビニュース: トクホの「コカコーラプラス」っておいしいの?実際に飲み比べてみた

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 銀河系に最も近い銀河

 地球の所属する太陽系...太陽系の所属する銀河系...。銀河系に最も近い銀河は何だろうか?

 それは、大マゼラン星雲(16万光年)、小マゼラン星雲(19万光年)である。どちらも銀河系の伴銀河だ。伴銀河とは、公転する銀河の組で、一方がもう一方に比べて極めて大きい時には、大きい方を「親銀河」、小さい方を伴銀河(または衛星銀河)と呼ぶ。両方が同じような大きさの時には、連星系を形成していると言う。

 独立した銀河となると、アンドロメダ銀河(約250万光年)が近い。アンドロメダ銀河は現在、毎時50万キロメートルの速度で、銀河系に近付いており、やがて衝突・合体すると考えられとぇいる。近付くにしたがって速度が増し、30億年程度で衝突、合体にいたる。

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参考 マイナビニュース:天の川とアンドロメダ星雲は過去にニアミス?ダークマター理論と矛盾

宇宙のことがだいたいわかる 通読できる宇宙用語集 (BERET SCIENCE)
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Newton アンドロメダ銀河が我が銀河に大衝突
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 世界最大の恐竜とは何か?

 全体的に体の大きな種類の多かった恐竜の中でも最大の体を持つグループは間違いなく竜脚類。四足歩行の草食恐竜として知られるこのグループの恐竜達は巨大な恐竜を多く輩出した。

 中でも現在、史上最大の恐竜と呼ばれているのは「アルゼンチノサウルス」で全長は30mを超え、体重は100トン近かったと言われている。これはアフリカゾウ17頭分にも匹敵する重量で、アルゼンチノサウルスがいかに巨大な動物であったかが分かる。

 また、恐竜は哺乳類などとは異なり、成体になっても体の成長が止まる事はなく、死ぬまで成長をしつづけたと言われている。よって、現在発見されている個体よりも更に大きなものが、新たに発見される可能性は非常に高い。

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参考 CNN news: http://www.cnn.co.jp/video/16105.html

恐竜学入門―かたち・生態・絶滅
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きょうりゅう 新版 (はっけんずかん)
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 スタチン発見の遠藤氏がガードナー国際賞受賞

 生物医学の研究で重要な発見をした研究者に贈られるガードナー国際賞の今年の受賞者にコレステロール値を下げる薬の開発につながった物質「スタチン」を発見した遠藤章(えんどう あきら)東京農工大学特別栄誉教授(83)が選ばれた。

 遠藤 章氏は、日本の生化学者、応用微生物学者。東北大学農学博士である。1957年東北大学農学部を卒業し三共株式会社入社。三共株式会社研究所室長、東京農工大学農学部教授を経て、1997年東京農工大学名誉教授、株式会社バイオファーム研究所代表取締役所長。東北大学特任教授、金沢大学客員教授、早稲田大学特命教授一橋大学イノベーション研究センター客員教授、東京農工大学特別栄誉教授。

 2008年9月にラスカー賞を受賞している。今回受賞の対象となったのは、コレステロール低下薬「スタチン」の発見である。当時、会見した遠藤博士は「人への効果の道筋をつけるまで山あり谷ありで、途中で断念しようと思った。権威ある賞をいただき、最高の栄誉だ」と語っているが、この「スタチン」の効果が認められるまでには長い年月を要した。

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参考 NHK news: 世界的な医学賞 ガードナー国際賞の遠藤章さん

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新薬スタチンの発見―コレステロールに挑む (岩波科学ライブラリー)
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 iPS細胞いよいよ実用段階へ

 iPS細胞というと、神経や心筋、肝臓など体のさまざまな組織になる能力を持つ細胞。皮膚や血液の細胞に数種類の遺伝子を送り込み、受精卵のような状態に「初期化」して作る。山中伸弥京都大教授が2006年にマウス、2007年に人で開発に成功し、2012年にノーベル医学生理学賞を受賞した。難病患者の細胞を再現して新薬開発に活用するほか、目的の細胞に変えて移植する再生医療への応用が期待されている。iPS細胞は人工多能性幹細胞の英語の略称。

 2017年1月には、iPS細胞から作った目の網膜の組織を網膜が病気のマウスに移植し、目で光を感じ取れるようにすることに理化学研究所のグループが世界で初めて成功した。「網膜色素変性症」は3000人に1人がかかり、失明の原因にもなる難病で、この病気で視野の真ん中しか見えなくなったような患者でも、iPS細胞の移植によって視野が開けるように研究を進めている。

 今回、他人に移植しても拒絶反応が起きにくい特殊な iPS細胞を使って、重い目の病気の患者を治療する「他家移植」と呼ばれるタイプの世界初の手術を、理化学研究所などのチームが3月28日実施した。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 NHK news: iPS細胞で「他家移植」世界初の手術に成功

ビックリするほどiPS細胞がわかる本 ES細胞やiPS細胞といった万能細胞の基礎知識から再生医療の可能性まで (サイエンス・アイ新書)
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実験医学 2016年3月号 Vol.34 No.4 病態を再現・解明し、創薬へとつなぐ 疾患iPS細胞〜樹立より10年の時を経て難治疾患へ挑む
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 地球は大きな「磁石」である

 地球は「磁石」である。意外な感じがするかもしれないが、方位磁針を見てみればそれがよくわかる。すなわち、磁石のN極は北を指し、磁石のS極は南を指す。つまり、北極はS極であり、南極はN極である。これを地磁気(Earth's magnetic field)という。

 通常、地球の磁場はとても弱いので、「nT(ナノテスラ)」が用いられる。地球物理学で地磁気の磁束密度は、10の-9乗テスラ = 1ナノテスラ (nT) に等しい。地磁気の成因の99%は地球内部にあり、1%は地球外(太陽表面から荷電粒子等)にある。ガウスは、地磁気のデータから、地球の磁場の成因の99%は地球内部にあることを証明し、80%は双極子(棒磁石)で説明できることを明らかにした。

 では、地球がなぜ磁石になっているかというと、複数の発生原因がある。一つは地球そのものが永久磁石であるということ。地球内部の永久磁石(強磁性体)が磁気を引き起こしており、地殻、磁鉄鉱床、溶岩が冷えて固まるときに,その時点の地磁気によって磁化され,規模の大きな磁石になった。この磁力は全磁力のうち5%に相当する。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

〈参照〉ヨーロッパ宇宙機関: Unravelling Earth's magnetic field〈関連リンク〉ヨーロッパ宇宙機関 Earth Online: https://earth.esa.int/
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参考 アストロアーツ: 宇宙から解明された地球の岩石圏の磁場

nature[Japan] June 30, 2016 Vol. 534 No. 7609 (単号)
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 2016年の最大の発見「重力波」

 質量を持つ物体が存在するとその周囲の時空はゆがみ、物体が運動することで時空のゆがみが光速で広がっていく。この「時空のゆがみの伝播=重力波」の存在はアインシュタインが1915年から1916年にかけて発表した一般相対性理論によって予測され、中性子星の連星の合体や超新星爆発、ブラックホールなどから発生すると考えられてきたが、これまで直接検出されたことはなかった。

 その予測からほぼ100年となる2015年9月14日、米・ワシントン州ハンフォードとルイジアナ州リビングストンに設置されているレーザー干渉計型重力波検出器「LIGO」によって、ついに重力波が世界で初めて検出された。

  検出された重力波は、約13億年前に太陽の29倍の質量と36倍の質量を持つブラックホール同士が合体して1つのブラックホールが作られた際、太陽3個分の質量がエネルギーに変換され放出されたものだ。重力波源の方向は特定できていないが、リビングストンではハンフォードに比べて7ミリ秒早く現象が記録されていることから、南半球がわの空域と思われる。

 そして、さらに2015年12月26日、LIGOが太陽質量の14倍と約8倍の軽いブラックホールどうしの衝突による重力波を観測した。この2つのブラックホールがお互いのまわりを回転したのちに合体した結果、太陽のおよそ21倍の質量の新しいブラックホールが誕生し、太陽が100億年の生涯の間に作り出すのと同じ量のエネルギーを放出した。

続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 アストロアーツ: 銀河中心から放り出された超巨大ブラックホール

宇宙138億年の謎を楽しむ本 星の誕生から重力波、暗黒物質まで (PHP文庫)
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PHP研究所
重力波・ブラックホール―一般相対論のいま (別冊日経サイエンス 215)
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日本経済新聞出版社

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