サイエンスジャーナル

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2014年02月

花粉症とダブルパンチ!全国でPM 2.5濃度が上昇「注意喚起」レベルに!対策は?

 花粉症とPM2.5のダブルパンチ
 インフルエンザもようやく減少傾向になり、少し暖かくなった今日この頃だが、まだまだマスクが欠かせない日が続いてる。というのはスギ花粉がいよいよピークを迎えるうえに、中国から飛来したPM2.5が話題になっているからだ。

 2014年2月26日、日本列島が霧が覆ったように真っ白になった。原因は中国から飛来したPM2・5だ。日本海側を中心に、山口、兵庫、香川、大阪、三重、福井、金沢、富山、新潟、福島の10府県で注意喚起情報が出された。春の移動性高気圧に乗って中国から飛来したらしい。

 話題のPM2.5とは何だろうか?PMとは、英語でParticulate Matter。2.5とは、直径が2.5μm以下の超微粒子のこと。微小粒子状物質という呼び方もある。大気汚染の原因物質とされている浮遊粒子状物質(SPM)は、環境基準として「大気中に浮遊する粒子状物質であってその粒径が 10μm以下のものをいう」と定められているが、それよりもはるかに小さい粒子。


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地球最古の地殻、44億年前と年代特定!ジャック・ヒルズのジルコン粒子から

 最古の地球岩石
 地球はいつ誕生したのだろうか?地球は今からおよそ、45億年前に誕生したと考えられている。太陽系の隕石や月の岩石の生成年代から、この頃、原始地球が形成されたと考えられている。では地球上で最古の岩石とは何だろう?

 地球が誕生して間もない45億4000万年前から44億4000万年前のマントルに由来する溶岩が、カナダ・バフィン島とグリーンランド西部で見つかったと、米カーネギー研究所の研究チームが2010年8月『ネイチャー』に発表している。

 44億年前、現在、知られている最古の岩石鉱物が現れる。西オーストラリア州のジャック・ヒルズで発見されたジルコン粒子のうち最古の物(44億400万±800万年前)。ジルコン粒子の中にダイヤモンドが含まれていることが、2007年に明らかになっている。

 今回、オーストラリアで地球上で最も古い大陸地殻が、44億年前に存在したことが再確認された。


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アイソン彗星の置きみやげ?アンモニアから太陽系誕生の歴史がわかる!

 アイソン彗星が残した置きみやげ
 昨年11月29日早朝、アイソン彗星は、太陽に最も接近(近日点を通過)した。その後、近日点通過前の日本時間午前2時過ぎから暗くなり始めた。

 近日点通過後は、核と思われるような構造がほとんどなくなり、軌道上に広がった細長い構造が淡く輝くのみとなりました。これは核が崩壊した後ほとんど融けてしまったと考えられる。その後、アイソン彗星が明るい彗星として見えることはなかった。

 昨年話題になった、パンスターズ彗星、アイソン彗星はどちらも予想より暗くなってしまい。一般の観測者をがっかりさせてしまったが、天文学的には貴重な観測データを得ることができた。

 今回、京都産業大学の研究者を中心とする研究チームは、2013年11月にすばる望遠鏡の高分散分光装置(HDS)を用いてアイソン彗星を観測し、単独の彗星としては世界で初めて15NH2(アミノ・ラジカルの窒素同位体)の検出に成功した。


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われわれは“ブラックホール”の中にいる?それとも“ブラックホール”は存在しない?

 ブラックホールに新説
 ブラックホール (black hole) とは、極めて高密度かつ大質量で、強い重力のために物質だけでなく光さえ脱出することができない天体である。

 ブラックホールはその特性上、直接的な観測を行うことは困難である。しかし他の天体との相互作用を介して間接的な観測が行われている。

 1971年、今から40年ほど前に「はくちょう座X-1」という、X線で明るく光る不思議な天体が発見された。X線強度が秒以下の短い時間で変動することや、太陽の数倍以上の質量を持つこともわかった。短い時間でX線が変動することは、X線を出す領域、すなわち天体が極めて小さいことを意味する。こうして、「はくちょう座 X-1」 はブラックホール候補天体となった。


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世界最高耐熱(390℃超)のポリイミド・バイオプラスチックを開発!金属代替素材

 バイオプラスチックの長所・短所
 バイオプラスチック (bioplastic) とは、生物資源(バイオマス)から作られたプラスチックである。主にデンプンや糖の含有量の多いトウモロコシやサトウキビなどから製造される。技術的には木、米、生ゴミ、牛乳等からも製造可能であるとされている。

 バイオプラスチックの多くは生分解性プラスチックとしての性質を持つ。微生物によって水と二酸化炭素に分解され、その二酸化炭素を元に植物が光合成によってデンプンを作り出し、デンプンからまた生分解性プラスチックの原料を作り出すことができるので循環性がある。

 しかし、プラスチックの利点であった耐久性、機能性に劣り、我々の生活する環境に耐えられず、使用中あるいは保管中に分解が進み、使用不能となる可能性があった。


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週刊 サイエンスジャーナル 2014.2.23号 配信中!

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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

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

 世界で一番透析の必要な国
 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。


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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!

 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。


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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

 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。


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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?

 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。


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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

 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。


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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

 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。


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2014.2.9号 サンプル版

iPS細胞より簡単?ストレスをあたえるだけで万能性「STAP細胞」を作製!

 ヒトの体はおよそ60兆個の細胞で構成されている。だが、もとをたどればこれらの細胞はすべて、たった一つの受精卵が増殖と分化を繰り返して生まれたものである。

 この受精卵が持つ完全な分化能を万能性 (totipotency) と呼び、ヒトを構成するすべての細胞、および胎盤などの胚体外組織を自発的に作り得る能力を指す。

 受精卵は分裂を繰り返すにしたがって、万能性を喪失していく。だが、分裂の途中でできるES細胞には万能性がある。受精卵やES細胞以外には、遺伝子を組み込んで初期化したiPS細胞に万能性があり、注目されている。

 今回、細胞に強い刺激を与えるだけで、万能細胞を作る新手法をマウスの実験で発見したと、理化学研究所発生・再生科学総合研究センター(神戸市)と米ハーバード大などの国際研究グループが30日付の英科学誌「ネイチャー」に発表した。

 外部からの単純な刺激だけで、細胞の役割がリセットされるという発見は、生命科学の常識を覆す研究成果だ。研究グループは今後、再生医療への応用も視野に、人間の細胞で同様の実験を進める。

 研究チーム代表の同センターの小保方(おぼかた)晴子・ユニットリーダー(30)らは、今回の発見を「刺激によって引き起こされた多能性の獲得」という意味の英語の頭文字から、「STAP(スタップ)」と呼び、作製した細胞をSTAP細胞と命名した。iPS細胞(人工多能性幹細胞)やES細胞(胚性幹細胞)に続く「第3の万能細胞」といえる。

 STAP細胞の作製方法はiPS細胞よりも簡単で、効率が良いという。iPS細胞の課題であるがん化のリスクも低いとみられる。 
サイエンスポータル

ジャイアントインパクトで、地球のコアに海水の80倍の水が取り込まれていた?

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 地球の海は、濃度3%前後の塩などが溶け込んだ水(海水)でできている。海は地表の70.8%を占め、これらは全てつながっている。

 地球だけではない、火星には、地質時代には海があった可能性がある。 また、木星や土星の氷衛星のいくつかは、氷の地殻の下に液体の水の海があると推測されている。エウロパ、ガニメデ、カリスト、タイタン(水とアンモニア)、エンケラドゥスに海がある可能性が高い。海は地球だけのものではなかった。では、地球の海はどこから来たのだろう?

 地球はその形成時に、ジャイアントインパクトがあり、地球軌道の外側から大量のH2Oを含む天体が衝突したことで、海ができたと考えられる。だが、そう考えた場合、地球の総質量に対する海の割合は0.02%ほどで、かなり少ない値であり、残された水素はどこに行ったのか?…という謎があった。

 今回、東工大の地球生命研究所(ELSI)の廣瀬敬 教授らの研究チームは、マントルの融点を決定し、そこからコアの化学組成を導きだす研究を行った。その結果、マントルの溶融温度は従来の研究から見積もられていたよりも600Kほど低い約3600Kと判明。

 従来提唱されてきたさまざまな学説の中で(主なものとして硫黄、酸素、水素)それだけの融点降下を実現できるのは水素だけであることが導き出された。  コア形成時に、ジャイアントインパクトによりマグマオーシャン中に鉄の粒が落ちて、そこで化学反応を起こし水素を取り込みつつ沈んでいき、コアに到達したと考えられている。そして、地球表層に残されたわずかな水が海と陸地を作り、そして生み出された大気との組み合わせにより生命の起源となる仕組みが作りだされた可能性が示されたという。
National Geogrphic news

なんと!地球以外にも海のある天体が!準惑星ケレスに海が存在か?

 火星には生命がいるのだろうか?キュリオシティや、オポチュニティが、現在も調査を続けている。その結果、かつて海が存在したことが確実になっている。海があったのならば生命が存在した可能性がある。

 生命にとって水は欠かせない。水が大量に存在する天体は太陽系にまだ存在する。それが、木星の衛星、エウロパそして土星の衛星、エンケラドスだ。これらの衛星は、水が存在するだけではなく、衛星がもつ熱のために液体の海が存在しており、驚いたことに生命存在の可能性がある。

 太陽からの距離は関係がない。地球でも太陽の光がなくても、深海の熱水噴出口の周りでは、豊かな生物相が存在するからだ。

 今回、準惑星ケレスにも、海の存在する可能性が発見された。ある氷の火山または氷の塊から水が噴き出している可能性があると、国際的な天文学者チームが発表した。これにより、太陽系の小惑星帯最大の天体にして最小の準惑星であるケレスに、生命が存在するのではないかとの期待がにわかに高まっている。
National Geographic news

反水素原子合成反応の持続と反原子ビームによる検出に成功!東大など

 反物質(antimatter)は、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。

 物質と反物質が衝突すると対消滅を起こし、質量がエネルギーとなって放出される。これは反応前の物質・反物質そのものが完全になくなってしまい、消滅したそれらの質量に相当するエネルギーがそこに残るということである 。

 そのエネルギーは、原子力核分裂の千倍。核融合の100倍。将来は反物質をコントロールして、宇宙船の燃料として使用することをNASAでは研究している。

 今回、東京大学などの研究チームは、欧州原子核研究機構(CERN)において反陽子を「カスプトラップ」中に補足。これに反陽子に高周波を加えて陽電子プラズマに混合することで、反水素原子合成反応を持続させた。さらに合成領域から2.7m離れたところに反原子をビームにして検出することに成功した。

 反物質がどうしてわれわれの住む宇宙では殆ど存在していないのかは、長い間、物理学の大きな疑問の一つであったが、最近その疑問への回答が部分的ではあるが得られつつある。

 従来、物質と反物質は鏡のように性質が逆なだけでその寿命を全く同じだと考えられてきた(CP対称性)。だが近年、粒子群の中で「物質と反物質の寿命がほんの少しだけ違う」というものが出てきた。「反物質の寿命がわずかに短かった」(CP対称性の破れ)。これにより、初期宇宙の混沌の一瞬の間の「物質と反物質の対生成と対消滅」において、ほんのわずかな可能性だが反物質だけが消滅し物質だけが取り残される可能性がある。

 将来、人類は消えた反物質の謎を解明し、原子力より千倍もエネルギーの大きい無限のエネルギーを手に入れることができるのだろうか? 
マイナビニュース

太陽になれなかった天体“褐色矮星”を直接撮影!木星型惑星との違い

 褐色矮星とは、軽水素の核融合を起こすには質量が小さすぎるために太陽のように輝くことができない天体のこと。

 原始星において軽水素の核融合が始まるためには中心核の温度が300万~400万Kを超えなければならず、そのためには最低でも太陽の8%以上の質量が必要である。それ以下の質量しか持たない星では軽水素による核融合反応は起こらないが、重水素は軽水素よりも低温で核融合を起こすことができるため、重水素の核融合は起こる。

 今回、太陽に似た恒星HD 19467(エリダヌス座の7等星)をハワイのケックI望遠鏡で17年間にわたって観測したところ、わずかな重力で恒星を振り回す伴星の存在が予見された。そして2012年にケックII望遠鏡を用いて高コントラストで観測したところ、伴星が発見された。

 この伴星はT型矮星で、主星に比べて10万分の1以下の明るさしかない。距離は正確にわかっているので、スペクトル(波長ごとに分けた光の成分)の情報を使わなくても直接撮像から、この矮星の質量や軌道、年齢、化学組成といった重要な属性について、推定の範囲を絞り込むことができる。

 恒星と違い、惑星のスペクトルについては複雑で理解が進んでいないため、恒星と惑星の中間のような褐色矮星はよいサンプルとなる。今後このHD 19467 Bをさらに詳しく調べることで、惑星大気の理論モデルを確かめるなど、系外惑星についての理解が進むことが期待されている。  将来的には地球タイプの惑星を直接撮像してスペクトルも得ることができれば、その惑星の組成や質量、大きさや年齢などの情報がまるごとわかるようになる可能性がある。 
アストロアーツ

生命は蛇紋岩から生まれた?無機物から有機物を合成する方法

 石油はどこでどうしてできるのだろう?もちろん、生物の有機物が地中で長い年月をかけて分解してできる。これを「生物起源説(有機的成因論)」というが、他にも説がある。

 地中の微生物の活動により合成されるとする「生物合成説」や、地中で無機的な反応により合成されるとする「無機的合成説」、隕石中に炭化水素が含まれていることから、地球創生期に存在していたものがマントルに残っているとする「マントル起源説」もある。

 今回、「無機的合成説」を支持する研究成果が発表された。東京工業大学(東工大)は1月22日、長野県白馬地域の温泉水が、無機的に合成されたメタンガスを含むことを突き止めたと発表した。この成果は「地球初期の生命誕生のメカニズムを解き明かすことにつながる」ものとしている。

 それによると、地球生命誕生の場として最も有力とされるのが、「蛇紋岩」と呼ばれる岩石に伴う温泉環境だという。蛇紋岩は現在の地表にはわずかしか露出していないが、地球誕生直後の海底では最もありふれた岩石だったと考えられている。この岩石がメタンなどの有機物を生成するきっかけになったという。
マイナビニュース

記録的大雪、2週連続!大雪警報遅れ都市機能麻痺

 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。


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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)ものタイプ

 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。


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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!

 水の超臨界点と石油(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。


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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」

 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。


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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」

 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」。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?


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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」

 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」。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。


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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

 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?


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