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自然科学大好き!「自然」は地球、宇宙、人、社会、宗教...あらゆるものを含みます.さあ、あらゆる不思議を探検しよう!

人気のハイブリッド!H+,Na+のどちらでも動くハイブリッド分子モーター作製!

2014年02月28日 | テクノロジー

 ハイブリッドカーの利点
 燃費の良いハイブリッドカー(Hybrid car)が人気だ。街を走っている車を見ても、フィットやプリウスの数が多くなっているのがわかる。

 最近では値段もお手頃で、一般庶民でも乗りやすくなってきた。ガソリン車では月に1・2回は満タンにするところ、ハイブリッド車では、2~3ヶ月に1回で済むのが魅力だ。

 ハイブリッドカーは、エンジンと電気モーターの2つの動力源を持つ自動車。略称はHV (Hybrid Vehicle)。ハイブリッドカーはエンジンと電気モーターの2つの動力源を持ち、車種によって違いはあるものの、走行条件によって、モーターのみで走行、エンジンのみで走行、モーターとエンジンを同時に使用して走行する。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

参考HP Wikipedia:ナノマシン マイナビニュース:大腸菌のハイブリッドモーター

生体ナノマシンの分子設計 (シリーズ・ニューバイオフィジックスII 9)
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どうする?火力発電のCO2!産総研、CO2吸着能に優れた多孔質吸着体を開発

2014年02月26日 | エネルギー

 火力発電ではCO2が大量に出る
 CCS技術とは二酸化炭素回収・貯蔵技術のことである。 英語で「Carbon dioxide capture and storage(CCS)。原発が十分に稼働できない日本では、火力発電にたよっており、排出する温室効果のあるCO2を回収する技術は重要だ。

 二酸化炭素の具体的な回収方法は、火力発電所や鉄工所などCO2排出量の多い所で「アミン法」という化学吸収法を実験しており、現在発生するCO2のうち97%まで回収することに成功。以前は80%であった。

 「アミン法」と、空気ではなく酸素だけで燃焼する「酸素燃焼法」を使えば二酸化炭素だけを効率よく回収することができる。課題としては、アミン液を再利用するときに120℃程度に再加熱するのにコストがかかる点である。

 このため近年、化学吸収法に替わる、省エネルギーで安全かつ低コストの革新的なCO2分離回収技術が世界的に求められている。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

参考 Wikipedia: セリウム マイナビニュース: 産総研CO2吸着剤を開発

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沖縄で旧石器時代の貝器発見!日本人の起源と港川人の関係

2014年02月25日 | 人類学

 日本人はどこから来たのだろう?
 アフリカで形成された人類集団の一部が、5~6万年前までには東南アジアに渡来。アジア大陸に進出した後期更新世人類は北アジア(シベリア)、北東アジア、日本列島、南西諸島などに拡散した。シベリアに向かった集団は、少なくとも2万年前までには、バイカル湖付近にまでに到達し、寒冷地適応を果たして北方アジア人的特徴を得た。

 日本列島に上陸した集団は縄文時代人の祖先となり、南西諸島に渡った集団の中には港川人の祖先もいた。1970年、沖縄県八重瀬町で国内最古の全身骨格・港川人みなとがわじん(1万8000年前)が発見される。この港川人を縄文人の祖先とする日本人のルーツ論が有力である。

 今回、沖縄県立博物館・美術館は、同県南城市のサキタリ洞遺跡で、約1万9000年~1万6000年前(後期旧石器時代)の、貝を加工した道具「貝器」が出土したと発表した。同時代の「貝器」の発見は国内初。同館は沖縄に独自の貝器文化が存在していた可能性が高いとみている。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

Wikipedia:日本列島への人渡来経路 日本出土の化石人骨 琉球新報:港川人、縄文人と別起源 

日本人ルーツの謎を解く―縄文人は日本人と韓国人の祖先だった!
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日本人の起源―最初の日本人から,邪馬台国の謎まで (NEWTONムック)
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大雪後未だ残る雪の山、物流に影響!融雪剤で溶かせないか?

2014年02月24日 | 環境問題

 大雪後6日、未だに道に残る雪山
 2月14日、関東甲信地方で降り出した雪は次第に降り方が強まり、14日夜遅くから15日未明頃をピークにして、降り積もり、記録的大雪になった。ここ湘南でも、あれから6日ほど経つのに道にまだ雪の山が残っている。こんなことはこれまでにほとんど記憶がない。

 大雪による物流の乱れは4~5日続き、東名高速道路など関東圏との大動脈が機能せず、自動車工場では一部で生産を停止したほか、食料品の調達が遅れるコンビニなどが相次いだ。

 山梨県の甲府では114センチを記録、これは観測史上1位の積雪となり、特に甲府・前橋・熊谷では過去120年ほど続く観測の歴史の中で最大の積雪。「歴史的」と言っても良いほどの記録的な大雪になった。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

参考 Wikipedia:融雪剤 National Geographic news:米寒波で大活躍、道路用塩の需要と供給

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週間サイエンスジャーナル 2014.2.23号

2014年02月23日 | テクノロジー

週刊 サイエンスジャーナル  2014.2.23

災害時に使用可能な人工透析メッシュ開発!ナノファイバー(EVOH)で尿毒素除去

 腎不全とは、いろいろな原因で長期にわたって徐々に腎臓のはたらきが低下していく状態をいう。はたらきの落ちている程度によって、軽いほうから腎機能障害、腎不全、尿毒症に分類される。正常の2分の1以下に落ちている段階あたりから慢性腎不全という。

 透析とは、腎臓病のために腎臓の働きがいちじるしく低下し、体内の余分な水分や、老廃物などを、体外に出すことができなくなった患者さんのための治療法。腎臓の代わりとなる透析装置を使って、老廃物などがたまった血液をきれいにし、余分な水分を取り除く。日本は、世界の中でも最も透析の普及率が高い国。

 現在、透析療法を受けている患者さんの数は約30万人で、その数は年々増加している。増加の原因の背景には、患者さんが高齢化していることと、糖尿病が原因の腎不全(腎臓が機能しなくなること)が増えていることが考えられる。透析療法には「血液透析」と「腹膜透析」があるが、現在の日本では、96%以上が血液透析。

 今回、慢性腎不全患者の血中に含まれる尿毒素の一つ「クレアチニン」を選択的に除去できるナノファイバー・メッシュの開発に、物質・材料研究機構「国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)」の荏原充宏・MANA研究者と滑川亘希・博士研究員らが成功した。

 吸着能をもつゼオライトを含んだナノファイバーを加工した不織布で、血液をろ過することでクレアチニンを除去する。災害時の携帯型透析装置の開発に応用が期待されるという。 サイエンスポータル

人気のハイブリッド!H+,Na+のどちらでも動くハイブリッド分子モーター作製!

 燃費の良いハイブリッドカー(Hybrid car)が人気だ。街を走っている車を見ても、フィットやプリウスの数が多くなっているのがわかる。

 最近では値段もお手頃で、一般庶民でも乗りやすくなってきた。ガソリン車では月に1・2回は満タンにするところ、ハイブリッド車では、2~3ヶ月に1回で済むのが魅力だ。

 ハイブリッドカーは、エンジンと電気モーターの2つの動力源を持つ自動車。略称はHV (Hybrid Vehicle)。ハイブリッドカーはエンジンと電気モーターの2つの動力源を持ち、車種によって違いはあるものの、走行条件によって、モーターのみで走行、エンジンのみで走行、モーターとエンジンを同時に使用して走行する。

 ガソリンでも電気でも、バランスよく走行できる技術は、よくできている。ところがこの技術、クルマだけが持つシステムではなかった。  法政大学の曽和義幸(そわ・よしゆき)専任講師らが、大腸菌のべん毛を水素イオンとナトリウムイオンの両方で動かすことに、初めて成功し、2月17日の米国科学アカデミー紀要オンライン版で発表した。
マイナビニュース

どうする?火力発電のCO2 産総研、CO2吸着能に優れた多孔質吸着体を開発

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 CCS技術とは二酸化炭素回収・貯蔵技術のことである。 英語で「Carbon dioxide capture and storage(CCS)。原発が十分に稼働できない日本では、火力発電にたよっており、排出する温室効果のあるCO2を回収する技術は重要だ。  二酸化炭素の具体的な回収方法は、火力発電所や鉄工所などCO2排出量の多い所で「アミン法」という化学吸収法を実験しており、現在発生するCO2のうち97%まで回収することに成功。以前は80%であった。

 「アミン法」と、空気ではなく酸素だけで燃焼する「酸素燃焼法」を使えば二酸化炭素だけを効率よく回収することができる。課題としては、アミン液を再利用するときに120℃程度に再加熱するのにコストがかかる点である。

 このため近年、化学吸収法に替わる、省エネルギーで安全かつ低コストの革新的なCO2分離回収技術が世界的に求められている。

 これまで、活性炭やゼオライトなどの多孔質吸着体を用いたCO2の吸着分離法が検討されているが、CO2吸着量が不十分、耐久性が低いなど、エネルギーが比較的大きいといった問題があり、より優れた吸着能を持つ新しい多孔質吸着体が求められていた。 今回、産業技術総合研究所(産総研)は2月13日、セリウムの酸化物を用いて、優れたCO2吸着能を示す多孔質吸着体を安価で簡単に合成する技術を開発したと発表した。
マイナビニュース

大雪後未だ残る雪の山、物流などに影響!融雪剤で溶かせないか?

 2月14日、関東甲信地方で降り出した雪は次第に降り方が強まり、14日夜遅くから15日未明頃をピークにして、降り積もり、記録的大雪になった。ここ湘南でも、あれから6日ほど経つのに道にまだ雪の山が残っている。こんなことはこれまでなかった。

 大雪による物流の乱れは4~5日続き、東名高速道路など関東圏との大動脈が機能せず、自動車工場では一部で生産を停止したほか、食料品の調達が遅れるコンビニなどが相次いだ。

 山梨県の甲府では114センチを記録、これは観測史上1位の積雪となり、特に甲府・前橋・熊谷では過去120年ほど続く観測の歴史の中で最大の積雪。「歴史的」と言っても良いほどの記録的な大雪になった。

 しかも、この雪は、約1日程度で急速に降り積もった。甲府では、14日未明には2センチだった積雪が15日明け方には1メートルを突破。わずか24時間ほどの間に1メートルもの雪が降った。これは、雪の多い北日本日本海側や北陸でもそう頻繁にある降雪ではない。

 たしかに、交通やそれに伴う物流など都市機能が麻痺してしまうレベルの大雪だった。現在まだ、1都5県で386世帯1542人が孤立化している。しかし残念なことに、記録的・歴史的な降雪や積雪にもかかわらず、大雪特別警報が気象台から出されることはなかった。

 未だに道ばたに山になっている雪。交通の妨げにもなっている。この雪早く溶かす方法はないのだろうか?調べてみると、融雪剤としては、塩化カルシウムなどが使われており、融点を降下させたり、融解熱で雪や氷を融雪するメリットがあるという。 National Geographic news

沖縄で旧石器時代の貝器発見!日本人の起源と港川人の関係

 アフリカで形成された人類集団の一部が、5~6万年前までには東南アジアに渡来。アジア大陸に進出した後期更新世人類は北アジア(シベリア)、北東アジア、日本列島、南西諸島などに拡散した。シベリアに向かった集団は、少なくとも2万年前までには、バイカル湖付近にまでに到達し、寒冷地適応を果たして北方アジア人的特徴を得た。

 日本列島に上陸した集団は縄文時代人の祖先となり、南西諸島に渡った集団の中には港川人の祖先もいた。1970年、沖縄県八重瀬町で国内最古の全身骨格・港川人みなとがわじん(1万8000年前)が発見される。この港川人を縄文人の祖先とする日本人のルーツ論がある。

 今回、沖縄県立博物館・美術館は、同県南城市のサキタリ洞遺跡で、約1万9000年~1万6000年前(後期旧石器時代)の、貝を加工した道具「貝器」が出土したと発表した。同時代の「貝器」の発見は国内初。同館は沖縄に独自の貝器文化が存在していた可能性が高いとみている。

 南東1.5キロで発見された国内最古の全身骨格・港川人みなとがわじん(1万8000年前)は同時期。この港川人を縄文人の祖先とする日本人のルーツ論が有力だったが、本土の石器文化と違う貝器文化が存在したことは、この論に見直しを迫るものとなる。(2014年2月15日 読売新聞) 読売新聞

天体の成分をキャッチ!アルマ望遠鏡が原始惑星系円盤の星間物質を分析

 宇宙空間は、まったく物質の存在しない真空状態のように思われるが、実際には、全体にわずかながら「星間物質」と呼ばれる物質が漂っている。

 星間物質の質量比は、水素が約70%、ヘリウムが約30%で、残りが珪素・炭素・鉄などの重元素となっている。水素、ヘリウムは星間ガスとよばれ、重元素は宇宙塵とよばれる。

 星間ガスは、中性水素ガスや電離水素領域(HII領域)、超新星残骸や惑星状星雲、暗黒星雲、散光星雲、分子雲などとして観測される。

 今回、東京大学は、およそ460光年彼方の原始星で、周囲のガスが原始惑星系円盤に取り込まれる際に組成が大きく変化するようすをとらえた。

 星は、宇宙に漂うガスと微粒子が集まることで生まれる。生まれたばかりの星(原始星)の周りにさらに降り積もったガスや微粒子は、星を取り巻く円盤(原始惑星系円盤)となり、この中でやがて惑星が生まれる。

 研究チームは、おうし座方向にある原始星L1527を取り巻くガスの動きや温度をアルマ望遠鏡で調べた。 その結果、星の周囲のガスが円盤に取り込まれていく過程で局所的に加熱され、大きな化学変化を引き起こしていることがわかった。

 原始惑星系円盤の形成においてこれほど化学組成が変わることが発見されたのは今回が初めてのことで、アルマ望遠鏡の高い解像度と感度がもたらした成果である。 マイナビニュース

宇宙で最初の星“ファースト・スター”発見!推定年齢136億歳、決め手は鉄含有量

 宇宙の年齢は現在137億歳であると考えられている。誕生してから数億年の頃までの時期は宇宙の「暗黒時代」と呼ばれ、その様子を知ることができないでいる。最初の数億年の間、星や銀河などが生まれる前の宇宙には、ガスと暗黒物質が薄く漂い、それにビッグバンの名残である弱い電磁波が飛び交うだけで、文字通り暗黒の宇宙だったと考えられる。

 暗黒宇宙に光を灯したのは、宇宙に生まれた最初の星「ファースト・スター」である。ファースト・スターの誕生により暗黒宇宙は終焉し、やがて光輝く銀河宇宙へと変貌をとげていく。

 ファースト・スターが誕生したのは宇宙創成から1億~3億年ほど経った頃である。原始星(生まれたばかりの星)の質量は太陽の100倍であった。明るさでは太陽の百万倍以上にもなる。宇宙がまだ数億歳という若さの時に、このようなとても明るいファースト・スターが闇を照らし出し、暗黒時代に終わりを告げた。その後ファースト・スターはどうなっただろうか?

 今回、観測史上最古の恒星を発見したとするオーストラリアの研究報告が2月9日、英科学誌ネイチャー(Nature)に発表された。この星は鉄含有量がこれまで知られている恒星の60分の1未満で、宇宙の始まりであるビッグバン(Big Bang)から間もない136億年前に誕生したとみられるという。

 今まで最古とされていたのは約132億年前に誕生した星で、欧州と米国の研究チームによって2個がそれぞれ2007年と2013年に報告されていた。AFPBB news


天体の成分をキャッチ!アルマ望遠鏡が原始惑星系円盤の星間物質を分析

2014年02月22日 | 宇宙

 天体はどんな成分でできているのか?
 宇宙空間は、まったく物質の存在しない真空状態のように思われるが、実際には、全体にわずかながら「星間物質」と呼ばれる物質が漂っている。

 星間物質の質量比は、水素が約70%、ヘリウムが約30%で、残りが珪素・炭素・鉄などの重元素となっている。水素、ヘリウムは星間ガスとよばれ、重元素は宇宙塵とよばれる。

 星間ガスは、中性水素ガスや電離水素領域(HII領域)、超新星残骸や惑星状星雲、暗黒星雲、散光星雲、分子雲などとして観測される。

 今回、東京大学は、およそ460光年彼方の原始星で、周囲のガスが原始惑星系円盤に取り込まれる際に組成が大きく変化するようすをとらえた。

参考 マイナビニュース:惑星系円盤に取り込まれるガスの成分 Wikipedia:星間ガス 星間物質

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

星間物質と星形成 (シリーズ現代の天文学)
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彗星と星間物質 3 (現代の数理科学シリーズ 3)
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2週連続、記録的大雪!大雪警報遅れ都市機能麻痺

2014年02月22日 | 気象

 太平洋側に大雪再び 
 2月14日~15日にかけて再び大雪になった。原因はやはり「南岸低気圧」。本州太平洋側沿岸に沿うように東進する低気圧をこう呼んでいる。

 低気圧の中心に向かって吹き込む南からの暖かく湿った空気(暖気)と北側から流れ込む冷たく乾いた空気(寒気)がぶつかりあって、冬は雪が降りやすい。

 先週の2月8日の記録的な大雪と同じ程度の大雪。東京は8日の積雪と同じ27センチとなり、気象庁のいう「50年に一度の積雪」が、二度になってしまった。いったいどうなっているのだろうか?

 2月14日は午後10時半過ぎに、東京23区に大雪警報が発表された。先週の8日に続き、東京地方に大雪警報が発表されるのは今季で2回目。ひと冬で2回大雪警報が発表されるのは、1998年以来で16年ぶりのことだ。

参考 毎日新聞:各地で記録的大雪10人死亡、929人重軽傷

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日本海の気象と降雪 (気象ブックス)
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高温高圧「熱い氷VII」が融ける新メカニズムを発見!氷にあるXV(15)のタイプ

2014年02月21日 | 物理

 氷にあるXV(15)のタイプ
 今年はよく雪が降る。湘南ではこれほどの雪を見ることはほとんどない。雪といえば氷の一つであるが、世の中に熱い氷が存在するのはご存じだろうか?圧力が10 GPa(ギガパスカル)では数百度という高温の氷(VII)が存在する。「VII」というのは7番目を表す。

 ふつうの氷は無色透明で六方晶系の結晶を持つ。これを氷Ih という。融点は通常の気圧で摂氏0度。だが、圧力を変えることで相変化を起こし、結晶構造や物理的性質に差のある、さまざまな高圧相氷になることが知られている。

 この場合、我々が普段目にする「普通の」氷は「氷I」と呼ばれる。現在のところ、圧力が高い状態において氷(II)から氷(XV)まで発見されている。特に、きわめて高い圧力下では、水素結合が縮んで水分子の配列が変わる。このように様々な相が存在することを多形という。

 今回、岡山大学の研究チームは、コンピューターシミュレーションによって、高温高圧での氷が融ける新しいメカニズムを世界で初めて発見した。

参考 マイナビニュース:高温高圧で「熱い氷」が溶けるメカニズム WIRED:「熱い氷」がある世界!超高圧で第XV相の氷発見 Wikipedia: 

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温高圧水+炭化水素混合系の液液は圧力条件で相転移することを確認 -東工大

2014年02月20日 | テクノロジー

 水の超臨界点と炭化水素
 水が氷になる温度は0度、沸騰して水蒸気になる温度は100℃というが、いつもそうだとは限らない。

 例えば、 高い山では水は100℃より低い温度で沸騰する、ということを聞いたことがあると思う。これは高い山では大気圧が1気圧より低いため水の沸点が100℃より下がることが理由だ。

 逆に圧力がかかった状態では水の沸点は100℃より高くなる。深海の熱水噴出口から噴き出す熱水は300℃以上になることがあるが、深海は非常に圧力が高く、300℃でも水が沸騰しない環境にある。

  水の場合、温度、圧力が非常に高くなり、374℃、218気圧以上になると、液体と気体の水は互いに区別できなくなる。この点を水の臨界点という。

 今回、東京工業大学(東工大)は2月6日、水の臨界点(374℃、218気圧)付近の高温高圧下で形成される水+炭化水素混合系の無限時間放置した状態で液相が巨視的に変化せず、熱力学的に安定となる状態である「液液平衡」において、水リッチ相と炭化水素リッチ相の上下位置関係が、圧力変化によって逆転する液液相転移を発見したと発表した。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

参考 Wikipedia:超臨界流体 マイナビニュース:温高圧水+炭化水素混合系の液液平衡は圧力条件で相転移

超臨界―爆発4秒前:ハイテク社会への警鐘 (I・O BOOKS)
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第49回ノーベル生理学・医学賞 ヘス「間脳の機能の発見」・モニス「ロボトミー手術」

2014年02月19日 | テクノロジー

 間脳の視床、視床下部、前頭葉との連絡部分
 1945年のノーベル生理学・医学賞の受賞はそれまで知られていなかった、脳の働きに関する研究について贈られた。一つはヴァルター・ヘスの間脳のはたらきに関する研究。もう一つは、エガス・モニスの精神病治療に関する研究である。

 モニスの精神病治療法は前頭葉と間脳視床部との連絡を絶つ「ロボトミー手術」と呼ばれ、今日では問題になっている。

 ロボトミー被害者の家族による組織は、ノーベル賞からモニスを除外するよう働きかける運動を続けている。現在、ノーベル賞公式ウェブサイト上のモニスのページには、受賞理由として「その当時、(ロボトミーは)代替のない治療方法だった」ことなどが理由として掲げられている。

 ノーベル財団は、ノーベル賞受賞歴の中からモニスを外すことは不可能であるとして、被害者からの要求を拒否している。「取り消される可能性はありません。絶対に無理でしょう。ノーベル財団ではそもそもそうした抗議に対応する用意さえありません。」ノーベル賞は必ずしも正しいとは限らないのだ。

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参考 ノーベル賞受賞者業績辞典:日外アソシエーツ Wikipedia:エガス・モニス ヴァルター・ヘス 

本当は怖い科学の話
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ぼくの脳を返して~ロボトミー手術に翻弄されたある少年の物語~
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第49回ノーベル化学賞 ジオーク「化学熱力学への貢献、とくに極低温における物性の研究」

2014年02月18日 | ノーベル賞

 磁気冷却法の発見
 1949年のノーベル化学賞の受賞者はカナダの化学者、ウィリアム・ジオーク(William Francis Giauque,1895年5月12日~1982年3月28日)である。

 受賞理由は、「化学熱力学への貢献、とくに極低温における物性の研究」である。ジオークは、それまで低温の限界が0.4Kまでであったのに対し、磁気冷却という方法を提唱。さらに低温化に成功0.25Kに到達した。この方法が評価されノーベル賞を受賞した。

 低温への挑戦は1908年、H.カマーリング.ネオス(1913年ノーベル物理学賞)が、ヘリウムの液化に初めて成功、0.4Kまで到達が可能になった。ネオスは1911年、4.2Kで水銀が超伝導になることを発見したことで有名だ。

 この0.4Kの壁をぶち破った、磁気冷却とは何だろうか?

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参考 ノーベル賞受賞者業績辞典:日外アソシエーツ Neo Mag:環境にやさしい磁気冷凍 Wikipedia:ヘイケ・カメルリング・オネス ウイリアム・ジオーク FNの高校物理:冷凍・低温技術の歴史

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第49回ノーベル物理学賞 湯川秀樹「陽子と中性子との核力を媒介する中間子を予想」

2014年02月17日 | ノーベル賞

 戦後の日本人に勇気を与えたノーベル賞
 1949年のノーベル物理学賞受賞者は湯川秀樹である。受賞理由は「陽子と中性子との間に作用する核力を媒介するものとして中間子の存在を予想」である。もちろん、日本人初のノーベル賞受賞者として有名だ。

 戦後まもない日本人の受賞は、下向きがちだった日本人にどれほどの勇気を与えたかわからない。日本はやっぱり凄い国だ、終戦後わずか4年でノーベル賞の受賞となった。

 湯川氏の中間子論が出たのは、1935年のこと。すでに日中戦争中であった日本人学者は、海外からはなかなか評価されなかったがソルベー会議に招かれ、以後、アインシュタインやオッペンハイマーらと親交を持つ。しかし、当時は、簡単に新しい粒子を持ち出すことについては、中間子論に対する批判が多かった。というのは、すでにさまざまな粒子が発見されていたからだ。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

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湯川秀樹のスーパーインスピレーション (幸福の科学大学シリーズ 11)
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週刊サイエンスジャーナル 2014.2.16号 宇宙最初の星/熱い氷?/第49回ノーベル科学賞

2014年02月16日 | ノーベル賞

週刊 サイエンスジャーナル  2014.2.16

2週連続、記録的大雪!大雪警報遅れ都市機能麻痺

 2月14日~15日にかけて再び大雪になった。原因はやはり「南岸低気圧」。本州太平洋側沿岸に沿うように東進する低気圧をこう呼んでいる。

 低気圧の中心に向かって吹き込む南からの暖かく湿った空気(暖気)と北側から流れ込む冷たく乾いた空気(寒気)がぶつかりあって、冬は雪が降りやすい。

 先週の2月8日の記録的な大雪と同じ程度の大雪。東京は8日の積雪と同じ27センチとなり、気象庁のいう「50年に一度の積雪」が、二度になってしまった。いったいどうなっているのだろうか?

 2月14日は午後10時半過ぎに、東京23区に大雪警報が発表された。先週の8日に続き、東京地方に大雪警報が発表されるのは今季で2回目。ひと冬で2回大雪警報が発表されるのは、1998年以来で16年ぶりのことだ。

 しかし、前回と比べて東名高速での大渋滞、東横線での衝突事故、中学校の体育館や民家の車庫の屋根が崩れたり、倒木の影響で停電が生じたりするなど、都市機能に麻痺が起きている。雪に対して弱い首都圏の弱点が見えたように思う。

 気象庁によると、3月にかけて低気圧の発生はさらに増える可能性があり、今後も雪に注意が必要だという。南岸低気圧は北よりのコースを通る場合、南の空気が走り込みや雨になりやすい。南よりのコースを通る場合北からの空気が入り込みやすく雪になりやすい。毎日新聞

高温高圧「熱い氷VII」が融ける新メカニズムを発見!氷にあるXV(15)ものタイプ

 今年はよく雪が降る。湘南ではこれほどの雪を見ることはほとんどない。雪といえば氷の一つであるが、世の中に熱い氷が存在するのはご存じだろうか?圧力が10 GPa(ギガパスカル)では数百度という高温の氷(VII)が存在する。「VII」というのは7番目を表す。

 ふつうの氷は無色透明で六方晶系の結晶を持つ。これを氷Ih という。融点は通常の気圧で摂氏0度。だが、圧力を変えることで相変化を起こし、結晶構造や物理的性質に差のある、さまざまな高圧相氷になることが知られている。

 この場合、我々が普段目にする「普通の」氷は「氷I」と呼ばれる。現在のところ、圧力が高い状態において氷(II)から氷(XV)まで発見されている。特に、きわめて高い圧力下では、水素結合が縮んで水分子の配列が変わる。このように様々な相が存在することを多形という。

 今回、岡山大学の研究チームは、コンピューターシミュレーションによって、高温高圧での氷が融ける新しいメカニズムを世界で初めて発見した。
マイナビニュース

水と油(石油)は地下で逆転?超臨界水+炭化水素混合系の相転移を発見!

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 水が氷になる温度は0度、沸騰して水蒸気になる温度は100℃というが、いつもそうだとは限らない。

 例えば、 高い山では水は100℃より低い温度で沸騰する、ということを聞いたことがあると思う。これは高い山では大気圧が1気圧より低いため水の沸点が100℃より下がることが理由だ。

 逆に圧力がかかった状態では水の沸点は100℃より高くなる。深海の熱水噴出口から噴き出す熱水は300℃以上になることがあるが、深海は非常に圧力が高く、300℃でも水が沸騰しない環境にある。  水の場合、温度、圧力が非常に高くなり、374℃、218気圧以上になると、液体と気体の水は互いに区別できなくなる。この点を水の臨界点という。

 今回、東京工業大学(東工大)は2月6日、水の臨界点(374℃、218気圧)付近の高温高圧下で形成される水+石油(炭化水素)混合系の無限時間放置した状態で液相が巨視的に変化せず、熱力学的に安定となる状態である「液液平衡」において、水リッチ相と炭化水素リッチ相の上下位置関係が、圧力変化によって逆転する液液相転移を発見したと発表した。

 これらの成果は、高温高圧水を利用したオイルサンドや堆積岩中に存在する、シェールガスや石油、タール、アスファルト等の採掘、分離、改質、精製プロセスにおいて、相状態を明らかにする上で不可欠な知見となると研究グループでは説明している。
マイナビニュース

第49回ノーベル生理学・医学賞 ヘス「間脳機能の解明」・モニス「恐怖のロボトミー手術」

 1945年のノーベル生理学・医学賞の受賞はそれまで知られていなかった、脳の働きに関する研究について贈られた。一つはヴァルター・ヘスの間脳のはたらきに関する研究。もう一つは、エガス・モニスの精神病治療に関する研究である。

 モニスの精神病治療法は前頭葉と間脳視床部との連絡を絶つ「ロボトミー手術」と呼ばれ、今日では問題になっている。

 ロボトミー被害者の家族による組織は、ノーベル賞からモニスを除外するよう働きかける運動を続けている。現在、ノーベル賞公式ウェブサイト上のモニスのページには、受賞理由として「その当時、(ロボトミーは)代替のない治療方法だった」ことなどが理由として掲げられている。

 ノーベル財団は、ノーベル賞受賞歴の中からモニスを外すことは不可能であるとして、被害者からの要求を拒否している。「取り消される可能性はありません。絶対に無理でしょう。ノーベル財団ではそもそもそうした抗議に対応する用意さえありません。」ノーベル賞は必ずしも正しいとは限らない。

 ノーベル賞には光の部分と影の部分がある。そもそも人間は間違いを犯す存在だ。今日まで戦争が地上からなくなっていないことがそのよい例である。ノーベル賞も例外ではない。核兵器を造ったマンハッタン計画には多くのノーベル賞受賞者が賛同し、協力もしている。だが、間違えて覚えるのもまた人間だ。ロボトミー手術によって、脳の機能に障害が起き、初めて脳の働きがあきらかになった。

 人間の成功と数々の失敗。それを勝者によって歴史の闇に葬られることなく、つぶさに垣間見ることができる・・・それこそが、ノーベル賞の真の意味であると思う。アイラブサイエンス

第49回ノーベル化学賞 ジオーク「化学熱力学への貢献、とくに極低温における物性の研究」

 1949年のノーベル化学賞の受賞者はカナダの化学者、ウィリアム・ジオーク(William Francis Giauque,1895年5月12日~1982年3月28日)である。

 受賞理由は、「化学熱力学への貢献、とくに極低温における物性の研究」。ジオークは、それまで低温の限界が0.4Kまでであったのに対し、磁気冷却という方法を提唱。そして実際に低温化に成功、0.25Kに到達した。この方法が評価されノーベル賞を受賞した。

 低温への挑戦は1908年、H.カマーリング.ネオス(1913年ノーベル物理学賞)が、ヘリウムの液化に初めて成功、0.4Kまで到達が可能になった。さらに、ネオスは1911年、4.2Kで水銀が超伝導になることも発見した。この0.4Kの壁をぶち破った、磁気冷却とは何だろうか?

 磁気冷却とは、常磁性の塩では磁界の影響によって、分子の整列が起きるが、この液体になった塩を液体ヘリウムの容器に入れて、できるだけ低温にした後、磁界を消すと分子の整列が崩れ、その際周囲の液体ヘリウムから熱を吸収し、温度降下がおこるというものである。この説は同じ頃、P.J.Wデバイ(1936年ノーベル化学賞)によっても唱えられた。

 1926年ジオークとデバイは、常磁性塩類の断熱消磁により低温に達することができるという説を提唱。磁気冷却の最初の実験が行われたのは1933年4月で、ジオークがカリフォルニアのバークレー大学で成功した。デバイは理論物理学者であるから自分で実験はしなかった。

 ジオークが実際に使った常磁性物質は硫酸ガドリニウムGd2(SO4)3・8H2O。これを、排気ポンプを使って減圧し気化熱で1K近くまで温度を下げた液体ヘリウムで冷却する。

 それから磁場を作用させるとエントロピーが減少し常磁性体から熱が出るので、それは周囲の液体ヘリウムで冷却する。このとき常磁性体を入れてある容器にはヘリウムガスを入れておき、常磁性体からの熱を取り出して周囲の液体ヘリウムに伝えやすくする。

 常磁性体が充分に冷却されたと思われるとき容器内のヘリウムを排気し外部からの熱の流入を止める。それから磁場を取り去ると常磁性体は0.25Kの低温となった。  同様な実験はライデンでも行われたがバークレーの方が僅かに早かった。その後オックスフォードとかケンブリッジなどで磁気冷却の実験が成功し、今では広く一般に行われるようになった。こうして0.01Kより低い温度がたやすく得られるようになった。アイラブサイエンス

第49回ノーベル物理学賞 湯川秀樹「陽子と中性子との核力を媒介する中間子を予想」

 1949年のノーベル物理学賞受賞者は湯川秀樹である。受賞理由は「陽子と中性子との間に作用する核力を媒介するものとして中間子の存在を予想」。もちろん、日本人初のノーベル賞受賞者として有名だ。

 戦後まもない日本人の受賞は、下向きがちだった日本人にどれほどの勇気を与えたかわからない。日本はやっぱり凄い国だ、終戦後わずか4年でノーベル賞の受賞となった。

 湯川氏の中間子論が出たのは、1935年のこと。すでに日中戦争中であった日本人学者は、海外からはなかなか評価されなかったがソルベー会議に招かれ、以後、アインシュタインやオッペンハイマーらと親交を持つ。しかし、当時は、簡単に新しい粒子を持ち出すことについては、中間子論に対する批判が多かった。というのは、すでにさまざまな粒子が発見されていたからだ。

 1897年J.J.トムソン(1906年ノーベル物理学賞)が電子を発見、1911年ラザフォード(1908年ノーベル化学賞)により原子核が発見された。1919年陽子がアーネスト・ラザフォードによって発見される。1932年にジェームズ・チャドウィック(1935年ノーベル物理学賞)によって中性子を発見する。

 原子核の構成が明らかになると、次に問題になるのは構成粒子である陽子と中性子(核子)を小さな領域に閉じ込めておく力は何かということになる。この力は核力と呼ばれ、その起源を説明するものとして、湯川秀樹により核子が中間子をやりとりすることによって生ずるという、いわゆる中間子論が生まれた。

 ミュー粒子が最初に発見されたとき、質量が近いことから中間子と考えられ、「ミュー中間子」と名付けられた。しかし、核子を強く引き付ける力がないことから、実はレプトンであったと判明した。後に、本当に力を伝達する「パイ中間子(ミュー粒子に崩壊する)」が、1947年、セシル・パウエル(1950年ノーベル物理学賞)の率いるチームによって発見される。この発見により、1949年の湯川氏のノーベル物理学賞が決定された。アイラブサイエンス

宇宙で最初の星“ファースト・スター”発見!推定年齢136億歳、決め手は鉄含有量

 宇宙の年齢は現在137億歳であると考えられている。誕生してから数億年の頃までの時期は宇宙の「暗黒時代」と呼ばれ、その様子を知ることができないでいる。最初の数億年の間、星や銀河などが生まれる前の宇宙には、ガスと暗黒物質が薄く漂い、それにビッグバンの名残である弱い電磁波が飛び交うだけで、文字通り暗黒の宇宙だったと考えられる。

 暗黒宇宙に光を灯したのは、宇宙に生まれた最初の星「ファースト・スター」である。ファースト・スターの誕生により暗黒宇宙は終焉し、やがて光輝く銀河宇宙へと変貌をとげていく。

 ファースト・スターが誕生したのは宇宙創成から1億~3億年ほど経った頃である。原始星(生まれたばかりの星)の質量は太陽の100倍であった。明るさでは太陽の百万倍以上にもなる。宇宙がまだ数億歳という若さの時に、このようなとても明るいファースト・スターが闇を照らし出し、暗黒時代に終わりを告げた。その後ファースト・スターはどうなっただろうか?

 今回、観測史上最古の恒星を発見したとするオーストラリアの研究報告が2月9日、英科学誌ネイチャー(Nature)に発表された。この星は鉄含有量がこれまで知られている恒星の60分の1未満で、宇宙の始まりであるビッグバン(Big Bang)から間もない136億年前に誕生したとみられるという。

 今まで最古とされていたのは約132億年前に誕生した星で、欧州と米国の研究チームによって2個がそれぞれ2007年と2013年に報告されていた。AFPBB news


希少なユキヒョウ写真、カシミア人気で絶滅の危機?パキスタン

2014年02月16日 | テクノロジー

 絶滅の危機にあるユキヒョウ
 ユキヒョウ(Uncia uncia)は、哺乳綱ネコ目(食肉目)ネコ科ユキヒョウ属(ヒョウ属に含める説もあり)に分類される食肉類。中央アジア、アフガニスタン東部、インド北部、ウズベキスタン東部、ヒマラヤ山脈などに生息する。

 パキスタン北部の山中に、カメラトラップ(自動撮影装置)を設置したところ、ユキヒョウをとらえることができた。設置したのは、ノルウェー生命科学大学で、生態調査のため、ノー・レパード・ファンデーション・パキスタン(Snow Leopard Foundation Pakistan)の協力を得て行われている。

 中国西部からアフガニスタン、ロシア南部などにおよそ4000〜6500頭が生息し、国際自然保護団体(IUCN)によって絶滅危惧種に指定されている。人間の前にはめったに姿を見せないという。研究チームはカメラトラップのほか、糞を採取してDNA分析を行うなど、非侵襲的な調査方法で研究を続けている。

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

参考 National Geographic: カメラに興味、パキスタンのユキヒョウ Wikipedia: ユキヒョウ

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宇宙で最初の星“ファースト・スター”を発見!推定年齢136億歳

2014年02月15日 | 宇宙

 ファースト・スターの誕生
 宇宙の年齢は現在137億歳であると考えられている。誕生してから数億年の頃までの時期は宇宙の「暗黒時代」と呼ばれ、その様子を知ることができないでいる。最初の数億年の間、星や銀河などが生まれる前の宇宙には、ガスと暗黒物質が薄く漂い、それにビッグバンの名残である弱い電磁波が飛び交うだけで、文字通り暗黒の宇宙だったと考えられる。

 暗黒宇宙に光を灯したのは、宇宙に生まれた最初の星「ファースト・スター」である。ファースト・スターの誕生により暗黒宇宙は終焉し、やがて光輝く銀河宇宙へと変貌をとげていく。

 ファースト・スターが誕生したのは宇宙創成から1億~3億年ほど経った頃である。原始星(生まれたばかりの星)の質量は太陽の100倍であった。明るさでは太陽の百万倍以上にもなる。宇宙がまだ数億歳という若さの時に、このようなとても明るいファースト・スターが闇を照らし出し、暗黒時代に終わりを告げた。

 その後ファースト・スターはどうなっただろうか?

続きはこちら → http://blog.livedoor.jp/liberty7japan/ 

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