雷から「反物質」 身近な場所で発見、研究者も驚き：朝日新聞デジタル
物質と出合うと、光を放って消えてしまう不思議な性質を持つ「反物質」が、雷によって大量に作られていることを、京都大や東京大などの研究チームが突き止めた。これまで、宇宙から降り注ぐ高エネルギー粒子（宇宙線）が地球の大気にぶつかって生じるケースなどが報告されていたが、身近な気象現象である雷による生成が確認されたのは初めて。英科学誌ネイチャー（電子版）に２３日、論文が掲載される。 反物質は、物質と電気的な性質が逆で、宇宙誕生時には物質と同じ量あったが、その後ほとんどが消えたと考えられている。ただ、加速器を使って人工的に作ることができ、米映画「天使と悪魔」（２００９年）では、物質と接触して膨大なエネルギーを放つ「兵器」として描かれた。 京都大の榎戸輝揚・特定准教授（宇宙物理学）らのチームは今年２月、新潟県柏崎市で雷雲から放出されるガンマ線を観測。その結果、反物質の一種である「陽電子」が消滅する際に出
ガラスは固体だが、通常の固体とは本質において異なる 東大と東北大が研究 | 財経新聞
普通のガラス製品（左）と、コンピュータシミュレーションによって計算されたガラス分子の不規則な配列。（画像：東京大学発表資料より）[写真拡大] ガラスは身近なマテリアルでありながら、謎の多い存在である。しかし今回、東京大学と東北大学の共同研究グループは、ガラスは通常の固体とは異なる分子震動パターンを持つ、という事実を明らかにした。これは、ガラスの振動特性に関する長年の議論に終止符を打つものであるという。 【こちらも】19世紀以来の謎「ガラスの基本構造」が解明される ガラスは流れる性質を持つ。人間の寿命の範囲で観測できるような現象ではないのだが、数百年、千年単位のタイムスケールでいうと、そういうものであるらしい。 であるので、ガラスは実は液体なのだとか、いややっぱり固体なのだとか、長年に渡り議論されてきた。最近の主流としては、固体であるとする説の方が有力である。 ところで、ガラスは固体かもしれ
長年の謎であった、過冷却水がドロドロになるメカニズムを解明-阪大と名大
大阪大学(阪大)と名古屋大学(名大)は8月22日、氷点下でも凍らずに液体状態として存在する水の粘度が、温度の低下にともない急激にドロドロになる原因を、コンピュータシミュレーションを用いて明らかにしたと発表した。 左図：過冷却水が注がれ、衝撃を受けて凍る様子、右図：コンピュータシミュレーションによって計算された過冷却水の構造 (出所:大阪大学Webサイト) 0℃より低い温度でも液体状態を保った水である過冷却水を、さらに冷やし、固体化させるとアモルファス氷になるが、これがガラス状になるのかについて議論が続いていた。過冷却水は、流動性が低く粘度が非常に高い状態だが、多くの場合は不純物を含むため、氷点下では結晶化しやすく実験的研究などでドロドロさの原因が分子レベルで明らかになることはなかった。 今回の研究では、分子動力学法と呼ばれるコンピュータシミュレーションにより、不純物を含まない理想的な状況下
地球の大気圏に突入した宇宙船は高温になりますが、この熱はどうして発生するのですか
(10) 地球の大気圏（たいきけん）に突入した宇宙船は高温になりますが、この熱はどうして発生するのですか 気体はギューッとつぶすと熱が発生し、引き延ばすと冷えるという性質があります。 地球帰還（きかん）時に超高速で大気圏に突入する宇宙船は、すごい勢いで前方の空気を押しつぶします。その押しつぶされた空気中の分子同士が、激しくぶつかり合って熱が発生します。 つまり宇宙船と空気との摩擦（まさつ）による発熱ではありません。 身近なもので考えると自転車の空気入れで一生懸命空気を入れていくと、タイヤが熱くなってくるのと同じ原理です。 冷蔵庫やクーラーも同じ原理を利用しています。圧縮されたガスは熱くなります。その熱を外に逃がすようにして、圧縮されたガスを急激に膨張（ぼうちょう）させると逆に周囲の熱をうばって冷やすことが出来るのです。
熱ノイズを選り分けて電流を流すことに成功
日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：鵜浦博夫、以下 NTT）は、トランジスタ※1内でランダムな方向に動く電子（熱ノイズ）を観測し、一方向に動く電子のみを選り分けることで電流を流し、電力を発生することに成功しました。これは、熱力学分野で長年パラドックスとして議論されていたマクスウェルの悪魔※2の原理を利用することで実現したものです。 熱ノイズは無秩序な電子の動きであり、電子の動きを平均化すると、どの方向にも動いていません。一方、電流は一定の方向への電子の流れです。通常、外部電源などを用いず、無秩序な熱ノイズから、電流という秩序性を持った動きを生み出すことは不可能です。しかし、もし個々の電子の動きを観測し一定の方向に動く電子のみ選び出すことができれば、電流を生成することができるはずです。この、電子を選び出す作業をするのが「マクスウェルの悪魔」と呼ばれるもので、150年以
ダークマター存在せず? - 「エントロピック重力理論」と観測データが一致
ライデン天文台(オランダ)の天文学者マーゴット・ブラウワー氏らの研究チームは、宇宙における重力分布の測定データを分析し、「エントロピック重力理論(ヴァーリンデ理論)」と一致する結果を得たと報告した。エントロピック重力理論は、2010年にアムステルダム大学の理論物理学者エリック・ヴァーリンデ教授が発表した重力についての新理論。重力とは「電磁気力」「強い力」「弱い力」と並ぶ自然の基本的な力ではなく、実は「見かけの現象」に過ぎないとする理論であり、発表当時、物議を醸した。この理論に立つと、宇宙の全質量・エネルギーの約27％を占めるとされる目に見えない未確認の重力源「暗黒物質（ダークマター）」を想定しなくても良くなる点も注目されている。ブラウワー氏らの研究論文は「英国王立天文学会月報」に掲載された。 研究チームは今回、3万3000個超の銀河の周囲での重力分布を測定し、それらのデータがヴァーリンデ理
「反物質」が消えた謎に迫る手がかりか | NHKニュース
宇宙が誕生したときの「ビッグバン」でできたとされる「物質」と反対の性質をもつ「反物質」がその後、ほとんど消えてしまった謎を解く手がかりが得られたと、素粒子を使った実験を行っている京都大学などのグループが発表し、宇宙の成り立ちに関わる理論の証明につながると期待されています。 これについて、物理学者の間では、「物質」と「反物質」は合わさると消滅するものの、性質の違いから僅かに多く出現した「物質」のほうが残ったと考える理論が有力とされています。この理論は「ＣＰ対称性の破れ」と呼ばれ、クォークという素粒子ではあることが確認されていますが、この理論で宇宙の成り立ちを説明するには、ニュートリノなど、ほかの素粒子でも確かめる必要があるとされています。 京都大学の中家剛教授らの研究グループは、茨城県東海村にある加速器という装置から、ニュートリノと反ニュートリノを発射し、およそ３００キロ離れた岐阜県飛騨市に
乱雑さを決める時間の対称性を発見 | 理化学研究所
要旨 理化学研究所（理研）理論科学連携研究推進グループ分野横断型計算科学連携研究チームの横倉祐貴基礎科学特別研究員と京都大学大学院理学研究科物理学宇宙物理学専攻の佐々真一教授の共同研究チームは、物質を構成する粒子の“乱雑さ”を決める時間の対称性[1]を発見しました。 乱雑さは、「エントロピー[2]」と呼ばれる量によって表わされます。エントロピーはマクロな物質の性質をつかさどる量として19世紀中頃に見い出され、その後、さまざまな分野に広がりました。20世紀初頭には、物理学者のボルツマン、ギブス、アインシュタインらの理論を踏まえて「多数のミクロな粒子を含んだ断熱容器の体積が非常にゆっくり変化する場合、乱雑さは一定に保たれ、エントロピーは変化しない」という性質が議論されました。同じ頃、数学者のネーターによって「対称性がある場合、時間変化のもとで一定に保たれる量（保存量）が存在する」という定理が証
重力波の発見は数学のおかげだった アインシュタイン方程式～数学の絶大なる威力 | JBpress (ジェイビープレス)
重力波直接「観測」がいかに偉業であるか。今回の米国のニュースからその興奮が伝わる。日本におけるKAGRA計画（大型低温重力波望遠鏡計画）による重力波直接「観測」の期待が高まるばかりである。 本稿では今から100年前の重力波「発見」の偉業を取り上げたい。それはアインシュタインの偉業にほかならない。重力波「発見」の現場は宇宙ではなかった。アインシュタインは自らデザインした「数式」の中から重力波という未知の存在を探り当てた。 重力波とは時空のさざ波である。よく使われる比喩であるが、もちろんこのことを本当に理解した者にはこれは適切な表現であるが、そうでない者にとっては実はよく分からない表現である。 しょせん、時空という用語・言葉は「知っている」だけのことでしかない。時空および時空のさざ波～重力波はともに概念である。 概念は誰かによって概念たらしめられたがゆえに概念として存在する。時空および重力波の
アインシュタインも驚愕、重力波を見つけた現代技術 1本の論文に1000人もの共著者がいる意味 | JBpress (ジェイビープレス)
観測された重力波を示す図。米首都ワシントンのナショナルプレスクラブで開かれた記者会見で（2016年2月11日撮影）〔AFPBB News〕 と言うのも、発表があってからわずか1週間、一線の専門家の手になる、正確で平易な解説が日本語で誰にでも読める形になっている。報道資料の丸写しといった類ではなく、実の所SF小説も書く宇宙物理学者が、自分の子供に話すように分かりやすく要点を押さえている。 こういう記事が社会に普及することで、日本の科学リテラシー全体の密度が上がっていくことを大きく期待したいと思います。 私自身を含め、科学の教育は受けたけれどその道の専門家ではない、という人間にとっては、 「ひとまず1つ目のデータが出たということで、今後を見守りたい」 というところで留まる話を、もう一歩先、二歩先まで踏み込んで書くことができる。実は小谷君は物理学生時代からかれこれ30年近い友人で、少し後輩に当た
乱流発生の法則を発見：１３０年以上の未解決問題にブレークスルー - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部
佐野 雅己（物理学専攻 教授） 玉井 敬一（物理学専攻 大学院生(博士課程１年)） 発表のポイント 整った流れ（層流）が乱れた流れ（乱流）に遷移するときに従う普遍法則を実験で見いだした。 最大級のチャネル実験装置を製作すると同時に、普遍的な法則の検証に必要な新たな測定解析手法を考案したことが発見のポイントだった。 乱流への遷移の理解は省エネルギーなどに不可欠であるだけでなく、自然界に普遍的に存在する不規則現象の理解に繋がる。 発表概要 我々の回りは空気や水などの流体で満ちています。整った流れは層流と呼ばれ、乱れた状態は乱流と呼ばれます。しかし、層流がいつどのようにして乱流に遷移するのか、そこにどんな法則があるのかは、130年以上にわたる未解決問題でした（注1）。流体の方程式が非線形性（注2）のため数学的に解けないことや、実験的にも乱れの与え方にさまざまな可能性があることが理解を阻んできまし
実際に動作する「マクスウェルの悪魔」が作られる
フィンランド・アールト大学は1月11日、実際に動作する「マクスウェルの悪魔」を回路上に製作したと発表した。 マクスウェルの悪魔とは、1867年にジェームズ・クラーク・マクスウェルた提唱した思考実験。2つに仕切られた容器の中で、仕切りに開いた穴にいる「悪魔」が右から来る温度の高い粒子だけ／左から温度の低い粒子だけを通すように働けば、熱力学的な仕事なしに温度差を作り出せる。 これは熱力学第二法則に反しており、エントロピーが減少する（原理的には必ず増大する）ことになるというパラドックス。現在では情報の受け渡し（粒子の温度を悪魔が見るという行為）があるため、熱と情報を並べて扱えばエントロピーの減少にはあたらないとされている。 あくまで思考実験であり、実際に実験を行なって確認するような理論ではなかったが、アールト大学の研究者は極低温の超伝導材料を用いたトランジスタを利用し、電荷によってゲートを開け閉
「重力波」世界初観測へ 望遠鏡が完成 NHKニュース
アインシュタインが存在を予言した「重力波」と呼ばれる現象を観測しようと、東京大学などが岐阜県の山の地下深くに建設した巨大な観測装置が完成し、報道関係者に公開されました。かつて重力波が直接捉えられたことはなく、世界が１００年越しで挑んできた物理学の難題の行方に注目が集まっています。 しかし、極めて重い星が爆発しても、伝わってくる空間のゆがみは、太陽と地球の間の距離が水素の原子１個分伸び縮みする程度と考えられ、世界でも直接観測できた例はありません。 このため東京大学宇宙線研究所などでは、世界に先駆けて重力波を捉えようと、岐阜県飛騨市の山の地下深くで巨大な観測装置の建設を進めてきました。 完成した装置は「重力波望遠鏡」と呼ばれ、長さ３キロある２本のパイプがＬ字型につなげられていて、この中でレーザーを使って精密に距離を測ることで、重力波による空間のゆがみを捉えます。 重力波を捉えることで、世界が１
液体金属の流れで電気 電池が不要に！？ | 河北新報オンラインニュース
東北大金属材料研究所の斎藤英治教授（物性物理学）のグループは２日、細い管に液体金属を流すだけで微弱な電気が発生することを突き止め、実際に電気を取り出すことにも成功したと発表した。大学院生の高橋遼さん（２７）が原理を発見した。 グループは、石英でできた直径０．４ミリの管に液体金属の水銀やガリウム合金を秒速２メートルで流し、１０００万分の１ボルトという極めて微弱な電気を取り出した。発生する電気量は流れの速さに比例する。 管の中を流れる液体金属は摩擦で渦を巻き、その影響で金属の中の電子も自転を始める。自転の強弱によって電気が生じるという。 研究で中心的な役割を担った高橋さんは「液体金属流が電気を発生させる原理は理論計算で発見した。実験で証明できたのは、絶縁体である石英を管に用いることを思い付いたことが大きかった」と話す。 斎藤教授は「発電装置の超小型化が可能。家電製品のリモコンに装置を組
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