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油断するなここは戦場だ

カテゴリ:宇宙物理( 5 )




twitter 公式の「終わり方」

あかつきのことが心配だったので、ここしばらく Akatsuki_Jaxa をフォローしていたらikaroskun との「会話が目にとまった。

「あかつき」 わぁ。僕が撮った写真、ちゃんと きんせいちゃん 写ってたんだね。 よかった!よかった!! http://bit.ly/eY6DN8

「イカロス」 すごい!!  たくさん持っていったカメラできんせいちゃん写せて良かったね

「あかつき」 ありがとう!カメラが元気でよかった。ちょっと遠くなっちゃったけど、僕が見たきんせいちゃんを皆に紹介できて嬉しいよ。


あかつきは金星周回軌道に投入失敗した探査機で、現在その原因を調査中である。投入後低利得アンテナでのみしか通信ができず状態把握がむずかしかったが、通信が回復して探査機からデータがおくられてくるようになった。同時に当初はわからなかった探査機トラブルの原因についても、おそらくメインエンジンに何かがあったことが明らかになりつつある。7年後に最接近時に軌道投入するためには、エンジンが正常に運用できること、また、観測機器が正常であることが必要で、現在のあかつきのカメラが正常に動作していることを確認するのは重要なことだ。

ただ、「きんせいちゃん写せてよかったね」と言われると違和感を感じざる得ない。探査機の各種観測機器は単に写真をとるためにあるわけではなく、金星の観測を長期にわたっておこなうためのものだ。再投入がかなり先になることで、このカメラで研究をする予定だった研究者や大学院生は、とりあえずこのカメラを使った研究は放棄して、他の研究にシフトしなければならない。いろいろな事情で実験が何年もおくれることはもちろん最先端の研究にはよくあることだ。例えば当初計画では2003年スタート予定だったLHC 実験はようやくTevatron 実験の成果を超える結果をだしている。2003年にLHC で研究するつもりだった大学院生で他の研究で技術をみがいて、LHC 実験で活躍している人もいるだろう。しかし、である。

チャイルドトークが、一般に受け入れられ易いというのは日本の(おそらく日本だけの)特徴だ。日本におけるパブリックリレーションとして、ゆるきゃらを選択するのは間違ったこととは言えないだろう。実際多くの人が「はやぶさくん」「イカロス君」「あかつきくん」に声援を送っているし、確実にJAXA に感心を持っている人は増えている。引用した発言についても、特に不満をもっている人はいないようだ。

しかしtwitter 応援団の暖かい輪のなかから一歩引いてこのツイートをみたらどうだろう。tweet しているのはイカロスやあかつきそのものではない。広報担当者はJaxa の中の人で、この会話も企画されたものだ。そして、あかつきにかかわっている研究者や、開発費を出している国(国民)のことを考えたときに、子供が語っているかのような「よかったね」という言葉に、探査機の現状をふまえた十分な深さはあるのだろうか?

Jaxa のアカウントは twitter 上では4万以上のフォローワーがいる大人気アカウントである。「イカロスくん」のスピンアップの練習や毎日かわるアイコンはセンスが良かったし、私も楽しみにしていた時期があった。しかし、「はやぶさ」が燃え尽きることを強調するような『会話」に違和感を感じてフォローをやめた。衛星 探査機はかならずどこかで運用を停止するし、不具合がおこる確率も高い。地球に突入するのは、派手なイベントになる。必ず終了する 探査機プロジェクトの twitter アカウントに人格を付与するときに、それはどのように「終わる」べきなのだろうか。イカロスのプロジェクトは目的を無事にクリアして、今後は少々荒っぽい試験に入るようだが、イカロスのtweet はこれからどうなるのだろうか。あかつきの原因究明の今後も含めて興味をもっている。

#衛星 ー>探査機 に修正。すません
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by mihoko_nojiri | 2010-12-11 15:01 | 宇宙物理

月曜日は真空からエネルギーを汲む(マテ

小飼さんの ブログ から

"野尻さん(♀かつS. Factの方)にはぜひ真空エネルギー抽出法を見つけてもらって太陽系一の億万長者になっていただくとして(笑)" というお題がでているわけですが(^^; )

いやちょっと困った。


宇宙は一度真空からエネルギーを汲んでます。昔真空にはたくさんのエネルギーがありました。アインシュタイン方程式を信じると、空間はエネルギーがあれば膨張するという性質をもっているので、宇宙はすごいいきおいで膨張していました。この時期の宇宙の状態を、(第一次世界大戦後のドイツのインフレの時の物価上昇と同じようなペースで膨張するので)インフレーションといいます。インフレーションが過去におこったということは、宇宙の一様等方性や CMB の観測からほぼ間違いないと多くの研究者が思っています。空間が広がりすぎたので、ある場所にある粒子は0といっていいくらい薄められています。(どこかで聞いたフレーズですね。)

”真空のがエネルギーをもっている“というのは変な言葉ですが、いってみればチベット高原に住んでいるようなものです。チベット高原は標高4000mくらいですが、そこにすんでいる人は自分のすんでいるところは十分平坦だと思っているでしょう。高原のはじにいくと始めて自分が何か高いところにいる、ということに気がつくのではないでしょうか。

今考えられている宇宙論では、真空のエネルギーの高い場所にいるのは”スカラー場”だということになっています。この場を”インフラトン”といいます。宇宙の始め(つまりこのインフレーションが終わったときに)にこのスカラー場は自分のいる場所がどうも高くて、もっと低いところがある、ということに気がつきました。そして、物理法則に従ってこの低い方に向かって転がり、勢いあまって一番低い場所をとおりすぎ、その周りで振動をはじめました。お椀の中にビー玉をほりこむと一番低いところの周りをいったりきたりする、そんな感じです。

この振動から別の粒子が生まれてきます。最初に振動しているのはインフレーションをおこしたインフラトンだけですが、その振動エネルギーが今度は他の素粒子を作り出すの使われるのです。バイオリンをイメージするのがいいかもしれません。バイオリンでこすっているのは弦だけですが、音を出しているのは楽器全体です。単純な弦の振動が、楽器全体に伝わって、楽器の音が決まるわけです。宇宙に存在する粒子はすべてこの振動からうまれたというのがインフレーション模型です。

今の宇宙でも真空のエネルギーは0ではありません。でも、宇宙船の中に変なエンジンをおいて、この真空のエネルギーを取り出して宇宙船を推進する、、、これはとってもまずい考えのような気がします。そのためには、今の真空よりエネルギーの低い真空が必要です。今の真空と本当の真空の境目になにか障害があって、今の宇宙は準安定な場所に引っかかっていると仮定します。崖の手前に窪地があって、今の宇宙はそこにいるというイメージです。人工的にエネルギーが低い空間を発生させると、エネルギーの低いい空間と高い真空が接することになります。するとエネルギーが高い真空はエネルギーが低い真空に引っ張られて低い真空ににおっこちます。そしてあっというまに宇宙全体がエネルギーが低い真空にかわります。遠くへいきたいという人間のわがままが壮大な宇宙ドミノ倒しの引き金を引いてしまうのです。

これは、過飽和状態の液体のある場所に刺激をくわえると、一瞬にして液全体に固体が析出する現象と同じです。これは一次相転移といわれます。過飽和がどんな感じかはこちらの"動画" でご覧ください。透明な液体部分がエネルギーの高い真空、固体が析出した部分がエネルギーの低い真空に対応しています。

相転移がおこったあとどうなるかですか?知りません(キリッ

というわけで、クラーク先生ごめんなさい。そっちは無理だと思うので、外の方法さがしましょう。水星にレーザー基地? あそこ結構暑いんですが。。。


追記 なぜ真空が接していると隣も低い真空に変わるか、ですが、真空のエネルギーを高くしている場は隣同士で繋がっているからです。一カ所でだれかが飛び降りると。。。

追記2 ええ、「あっというま」って光速のことです。航行につかえないにはそれで十分。

追記3 私は今の真空って 鉄板だとおもってます。
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by mihoko_nojiri | 2010-10-04 18:19 | 宇宙物理

暗黒物質と不活性気体

暗黒物質は見えない粒子だというのだけど、見えないというのはどういうことだろうか。

われわれの視覚を分子レベルに還元すると、網膜の中にはレチナールという物質が光にあたることによって形状が変わる仕組みに乗っかっている。(http://www.orgchem.org/yuuki/rodopsin/rodopsin.html)見るということは分子レベルに還元すれば光と物質の「相互作用」ということになる。一方で、見えるためには光をださないといけない。我々がお互いに相手がみえるのは、我々の体の表面が特定の波長の光を反射する性質をもっているということになる。体は原子核と電子でできているので、我々がお互いを見ることができるのは、電子や、陽子が電荷をもっているということを意味している。

測定するのが簡単な粒子も、電荷をもっている粒子だ。KEK のコミニュケーションセンターには、スパークチェンバーという装置があっって、電荷をもった粒子(宇宙線)が通っていく様子をみることができる。http://www.kek.jp/newskek/2003/sepoct/sparkchamber.html この装置の原理はこうだ。電荷をもっている粒子が気体の中を通ると気体のなかから電荷をたたき出す。このとき、電場がかかっていると、電子は移動しながらさらに他の気体から電子をたたき出していく。最初の反応ででる電荷がわずかでも、電圧をかけることによって、大きな信号を取り出す事ができる。高電圧をかけるので、このスパークチェンバーにいれる気体としては、不活性気体が選ばれる。 KEK に今あるものは、ヘリウムガスを使っているし、この50年以上前に装置を最初に作った大阪大学の福井•宮本はネオンを使った。

このような仕組みでは電荷をもっていない粒子では働かない。最初の電子をたたき出す反応がほんのちょっとしかおきないからだ。暗黒物質も電荷が0の粒子だと考えられている。そうでなければ、スパークチェンバーで簡単に発見されてしまうだろう。


ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

で、前置きがながかったんだけど、今日はこの不活性気体の話をする。なぜかというと、不活性気体というのは、ちょっと暗黒物質と似ているところがあるからだ。

化学は全然専門ではないので、奥野氏の著作 http://ci.nii.ac.jp/naid/110001824632 と、wikipedia から拾ってきた知識で話をする。
アルゴンは原子番号18番、最初に発見された不活性気体だ。この気体を発見したのは レイリー(Rayleigh) と ラムゼー(Ramsay) で、この研究からノーベル物理学賞とノーベル化学賞をもらっている。

レイリーの当初の研究の動機はプラウトの仮説の再検討だ。プラウト仮説は「物質の基本的な構成要素は水素であり、原子核の質量は水素の整数倍である」、というものである。今日的な観点にたてば、原子核は陽子と中性子によって構成されており、これらの質量はほとんど同じであるから、この仮説はかなり、ことの本質をとらえている。近代科学における最初の素粒子論といってもいいかもしれない。

当時の研究でもプラウト仮説は塩素、マグネシウムなどいくつかの元素について「だめだめ」だということが知られていた。例えば 塩素は自然界では35Clと 37Cl が混合した気体だから原子量が 35.5 でどうみても整数にならない。でも、同位体の少ない元素についてはこの仮定が精密に成り立つので、捨てるに捨てがたい仮説であったと想像する。研究を進めていくうえで、荒っぽい仮説が実は本質をとらえている例はほかにもある。精密な測定がある仮説を否定しても、それがずれが思いがけない別の事実によって引き起こされているといったことは、サイエンスの世界ではよく有ることなのだ。。

レイリーの研究は窒素化合物から窒素を合成し、窒素ガスの密度を計るものであった。彼はこれ以外にも大気から、酸素、二酸化炭素、水蒸気等をのぞいたガス(つまり当時の知見において窒素ガスだと思われるもの)についても質量の測定を行った。つまり作り方の違う2つの窒素ガスの密度を測定したのである。驚いたことにこの2つの値は有意に異なっていて、大気から得られた窒素は化学合成した窒素に比べて重さが 0.5 % 多くなっていた。これまでの方法では取り除けない何かが、気体に混ざっているのである。このあと、化学者であるラムゼーが大気から窒素を除去し、残った気体の密度を測定した。それは水素の気体の19倍の重さを持っていて(アルゴンの原子量は40であったが、この時点での精度)、ほとんど科学反応をしなかた。

アルゴンは化学的なアプローチ、つまり気体反応を観察するという観点では「見えないもの」であり、物理の中での暗黒物質の位置づけと似ていることは興味深い。この不活性な気体は「怠け者」を意味する 「アルゴン」という名前がつけられた。1894年のことである。その後、ラムゼーは様々な共同研究から他の不活性気体を発見している。(クリプトン、ネオン、キセノンは 1898 年に発見された。)不活性気体のなかで最も軽いヘリウムの発見はもう少し複雑な経緯を辿っている。1868年、太陽の出す光のなかから、これまで知られていなかった未知の輝線が発見される。ラムゼーがウラン鉱からこれに対応するヘリウムを発見したのは、1895年のことである。ヘリウムは通常大気中には存在しないので、地球上で作られている場所で集めなければならなかったのだ。ヘリウムがなぜ太陽に多数あるか、それが太陽の出す熱とどういう関係なのか当時の人は知らない。ケルビンとヘルムホルツは太陽の収縮からでる熱量によって太陽活動を説明しようと試み、太陽の寿命は2000万年という結果を出している。宇宙の元素のうち27% がヘリウムとして存在しているので、宇宙の物質のかなりの部分は不活性気体だという言い方もできる。

話を暗黒物質にもどす。現在宇宙のなかにあるエネルギーのうち74%がダークエネルギー(宇宙項)で、22%が暗黒物質、残りの4%が我々を構成する原子だということがわかっている。宇宙の中にある物質をならすと5/6くらいが暗黒物質というのはちょっと気味が悪い話ではある。これはきっと素粒子でわれわれの周りをとびまわっているんだけど、我々はそれに気がつかない。地球周辺では、暗黒物質の速度は平均的には230Km/sくらいだと思われていて、質量密度が一立方 cm あたり陽子 0.3 個分くらいはあるはずなんだけど、それってどういう事か、例えば、自分の体を一秒にどのくらいの量が通り抜けてるか、計算してみるとかどうだろうか?

追記以前に半分だけかいたものを編集してアップしました。
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by mihoko_nojiri | 2010-07-14 18:28 | 宇宙物理

熱い宇宙 :1) の解説

光の波長とそれがもっているエネルギーのあいだには
逆比例の関係があって、波長の長い光ほどエネルギーが低い。
このことから、宇宙は膨張していると宇宙の温度も変わっていくことがわかる。

量子力学では粒子は波だけど、波が乗ってる宇宙の大きさが大きくなると
それと同時に波長がどんどん長くなる。ゴムがのばされたみたいに、宇宙と
いっしょに波がびよーんとのびるのだ。

波長が長くなると温度が下がる。遠くから来る星の光は宇宙を旅する
間にどんどんエネルギーが下がっていく。
これが赤方変位というもので、すごく遠くの星とわれわれの間の距離は、
星の光がわれわれのところにくる間にどれだけ温度が下がったかで決める
ことができる。


逆に宇宙のはじめにさかのぼると宇宙はどんどん熱くなる。

宇宙が始まってだいたい一秒くらいのときの宇宙の温度は
約 1MeV 〜10^10 K という温度だった。このくらいの温度
のなかに今の宇宙にある物質がほうりこまれると、
原子核がばらばらに壊れて、陽子と中性子に分かれるし、
電子とその反粒子の陽電子もむちゃくちゃにつくられる。
電子の質量は 0.5 MeV だから 1MeV の光の衝突でどんどん作られるわけ。

さらに100倍温度が高くなると、
原子核のなかにあるクオークとグルオンが、ばらばらになって
くるし、反クオークもつくられる。(グルオンは自分自身の
反粒子なので、反グルオンおちう言い方はしない)

さらに温度が高くなったらどうなるだろう。陽子や中性子より重い粒子は
素粒子実験でつぎつぎと発見されている。 charm クオークは 1.5GeV
(1GeV はだいたい陽子の質量)bottom クオークは5GeV , top quark は
175 GeV. W 粒子や Z 粒子というのは力を伝える粒子で質量は80GeV
と91 GeV. 素粒子実験であたらしい重たい粒子を発見するっていうことは、
宇宙のはじめにいた素粒子を見つけていくということだ。

ダークマターは素粒子実験で作り出したり存在することを証明したりという
ことはまだできていないんだけど、宇宙の温度がダークマターの重さより
高いときには、ダークマターも宇宙にたっぷり存在していたに違いない。
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by mihoko_nojiri | 2010-06-26 23:28 | 宇宙物理

司令にもわかる。。。

twitter から転載

    ###################

かいつまんで暗黒物質ってどうやってできたか説明します。

1)昔宇宙の温度がすごいあつい時があって、そのときは、すべての素粒子が
がんがん作られたり消えたりしてた。ほんとに全部の素粒子。私たちが知って
るのも知らないのも全部。

2)ところが、宇宙ってどんどん膨張するからだんだん冷えて薄くなってくる。

3)すると、重いめの粒子は反粒子をみつけて対消滅してより軽い粒子
になって減っていく。今宇宙に残っているものって、結局、陽子と中性子からなる
原子核、•電子•光。

4)暗黒物質ってのは、素粒子の中でもとても相手を見つけるのがへたな粒子で、
もたもたしているうちに宇宙膨張でお互いのきょりが遠くなって、ますます相手がみ
つけにくくなっちゃう。だから宇宙に消えずに残っている。

5)ところが、宇宙がだんだん冷えてくると、物が多いところに、さらに物が集まるという
効果があらわれて、暗黒物質がかたまって、その周りに宇宙の物質がひきよせられる。
これが構造形成。そして御星様とか銀河とかできる。

6)だから私たちの銀河の中心とか、銀河団の中心には比較的たくさん暗黒物質があって、
また出会いの機会があると思われています。暗黒物質と暗黒物質が出会うと、軽い粒子に変わる。
暗黒物質が重いから、高いエネルギーの粒子が出る。老いらくの恋か?あるいは
老人ホーム恋愛もの(違 

     #####################################

物理の事をブログにかくのは、いいことかもしれない、と思ったんだけれども、
何をどう書くかは相手を決めないと決まらない。これは、TL に野田司令が来たので、
野田司令にわかるように説明したいと思ってかいた。つまり対象は物理は勉強して
こなかった人です。これはあらすじだから、また書きます。千里の道も一歩から。
明日は、なんで、宇宙は昔 熱かったかについて。
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by mihoko_nojiri | 2010-06-24 19:21 | 宇宙物理

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