サイエンスジャーナル

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2017年08月

第66回ノーベル物理学賞 カストレイル 「原子のラジオ波共鳴の研究」 レーザーの原理「光ポンピング法」

 1966年のノーベル物理学賞

 1966年のノーベル物理学賞の受賞理由は「原子のラジオ波共鳴を研究するための光学的手法の発見および開発」である。

 「ラジオ波」というと、ラジオやテレビで使用されている電磁波なのでこう呼ばれている。現代ではWi-Fiなど携帯電話やスマートフォンでも使用されている身近な電磁波「マイクロ波」のことである。

 電磁波というといかにも人工のものというイメージを持っている方は多いだろう。 しかし、自然界で電磁波はあふれている。その代表が太陽光。可視光も紫外線や赤外線も電磁波の一種である。また、宇宙から降りそそぐ放射線も電磁波の一種。放射線は、現在のところ唯一人体への害がはっきりしている電磁波である。放射線の一種であるX線はレントゲン撮影にも欠かせない。


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世界最深映像記録!JAMSTECとNHK、マリアナ海溝の水深8,178mで魚類(マリアナスネイルフィッシュ) 確認

 世界で一番深い海「チャレンジャー海淵」

 世界で最深部の場所はどこだろう? 正解はマリアナ海溝(Mariana Trench)で、北西太平洋のマリアナ諸島の東、北緯11度21分、東経142度12分に位置する。

 マリアナ海溝の最深部はチャレンジャー海淵(Challenger Deep)と呼ばれている。その深さについてはいくつかの計測結果があるが、最新の計測では水面下10,911mとされ、地球上で最も深い海底凹地(海淵)である。これは海面を基準にエベレストをひっくり返しても山頂が底につかないほどの深さである。

 人類が最初にここに到達したのは、1960年1月23日、アメリカ海軍の協力のもとにオーギュスト・ピカールが開発した潜水艇(バチスカーフ)「トリエステ号」にドン・ウォルシュ大尉とオーギュストの息子ジャック・ピカールが搭乗してマリアナ海溝深部を目指した。


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ハクジラなのに歯がない?古代イルカの新種発見!3000万年前、ハクジラ類が多様化した時代があったらしい

クジラ・イルカの違い

 日本では、クジラの中でも成体で体長4m程度以下の比較的小型のハクジラの一部をイルカと呼ぶが、生物分類上はクジラとイルカの間に明確な境界は無い。欧米でもクジラをWhale、イルカをDolphinと呼んで区別しているが、生物分類上はWhaleとDolphinの境界は明確ではない。

 クジラ類は、原クジラ亜目(原鯨亜目、古クジラ亜目、ムカシクジラ亜目とも称)ハクジラ亜目、ヒゲクジラ亜目の3つの亜目に分類されるが、原クジラ亜目に属する種は全て絶滅しており、現生はヒゲクジラ亜目とハクジラ亜目の2亜目である。

 ハクジラ類は原クジラ類と同様に獲物を捕えるための歯を持っている。また、ハクジラ類は、自分の出した音の反射を利用して獲物や障害物を探る反響定位(エコーロケーション)のための器官、すなわち、上眼窩突起、顔の筋肉、鼻の反響定位器官を発達させていることを特徴とする。


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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!水素結合が強固になり高い粘性

過冷却水とは何か?

 過冷却(supercooling)とは、物質の相変化において、変化するべき温度以下でもその状態が変化しないでいる状態を指す。たとえば液体が凝固点(転移点)を過ぎて冷却されても固体化せず、液体の状態を保持する現象。水であれば摂氏零度以下でもなお凍結しない状態を指す。

 第一種相転移でいう準安定状態にあたる。物質は一般的に固体・液体・気体の三つの相を持ち、それらは温度と圧力の影響の元で決定される。おおよそ温度が下がるにつれて気体→液体→固体へと変化し、その変化する温度は沸点・融点(凝固点)と呼ばれて物質の特性とされる。しかし、現実にはこれにあわない例が往々にして出現する。

 液体を構成する分子が結晶化過程(第一種相転移)に移行するためには、物理的刺激によって核となる微小な相を生成させる必要があるが、過冷却においては微小相の発達が不十分で、相転移が行われない。このため極めて平静な、安定した状況で発生しやすい。


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病原性大腸菌O157による食中毒発生!予防ポイントは「手洗い」「調理器具の洗浄」「冷蔵庫で保管」

ポテトサラダで食中毒 その後各地でも

 8月7日から8日にかけて、埼玉県熊谷市の総菜店で加工販売されたポテトサラダによる食中毒の原因は腸管出血性大腸菌O157であった。食べた8人が腹痛などの症状を訴え、このうち5歳の女の子が意識不明となった。症状を訴えた人のうち6人からは腸管出血性大腸菌O157が検出された。

 埼玉県はポテトサラダが原因による食中毒と断定して、加工販売した熊谷市の総菜店、「でりしゃす籠原店」を21日から3日間の営業停止処分とした。

 その後、全国各地で、O157による食中毒の報告がニュースで報道され不安が広がった。どうやら蒸し暑いこの時期、食中毒を起こす病原菌にとっては繁殖しやすい時期らしい。


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これは驚いた!火星でも夜に激しい雪が降る?北極上空で強い対流、火星の水循環に新たな手がかり

 火星の大気と雲の存在

 魅惑の惑星火星。火星の様子がわかってくるにつれて、どんな惑星だろう?生命は存在するのだろうか?どうやったら人類は生活できるのだろう?...もっともっと知りたくなる。

 NASAの探査機バイキングが撮影した画像や、探査機マーズ・リコネッサンス・オービターの観測データからは、新しい事実が判明した。どうやら火星でも雪が降るらしい。

 火星の大気というと、95%が二酸化炭素、3%が窒素、1.6%がアルゴンであり、酸素、一酸化炭素、水、メタンなどである。最近では、火星の地表に水があることも確認された。大気の主成分である二酸化炭素によって南極ではドライアイスの雪が降ることも発見されている。


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超伝導の常識を覆すレアアース(CeCu2Si2)発見!BCS理論や磁気的ゆらぎに関係しない第3の超伝導

 超伝導の起きる理由「BCS理論」と「磁気的ゆらぎ」

 超伝導(superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。

 超伝導が起きる理由としては、BCS理論がある。BCS理論では電子-格子相互作用を介して電子同士がフォノンを仮想的に交換(或いはフォノンを介して運動量を交換)することによって、電子同士に引力が働くと考える。この引力によって生じる電子対(スピンは互いに逆向き、かつ対の全運動量がゼロ)をクーパー対(クーパーペア)と言う。

 ところが、従来の超伝導体では、このBCS理論によって超伝導が引き起こされることが確立しているが、銅酸化物超伝導体や鉄系超伝導体などでは従来の発現機構では説明がつかず、これらの非従来型超伝導の発現機構の解明は、物性物理学における大きな課題の一つとなっている。


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全米で「皆既日食」の天体ショー、北米大陸を99年ぶり横断!日食を予測「サロス周期(18年11日)」

 全米で皆既日食の天体ショー、北米大陸を99年ぶり横断

 地球と太陽の間を月が横切って太陽が隠れる皆既日食が米時間21日(日本時間22日未明)、米国西部の太平洋岸から東部の大西洋岸までの広い範囲で観測された。

 米航空宇宙局(NASA)は独自の「NASAテレビ」で多くの観測地から多数の市民や観光客らが世紀の天体ショーに熱狂する様子を専門家の解説付きで中継し、中継画像を公開した。NASAはまた、太陽観測衛星「ソーラー・ダイナミクス・オブザーバトリー」(SDO)の観測画像なども公開した。

 NASAなどによると、皆既日食は西海岸のオレゴン州から中西部ミズーリ州、南部サウスカロライナ州まで14州の長さ約4200キロにわたる帯状の地域で観測できた。皆既日食の終わりに月の地形の隙間から太陽光が漏れる「ダイヤモンドリング」も各地で観測でき、NASAテレビは、ダイヤモンドリングの瞬間に大歓声が沸く様子も中継した。皆既日食は太陽活動を調べる絶好の機会で、NASAテレビは興奮しながら解説する研究者の様子も伝えている。


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社会的ストレスがあると「うつ」になることがマウス実験で判明!幸せホルモン「セロトニン」のはたらきが鍵

 うつ病は誰にも可能性がある

 私たちは、生活のなかのさまざまな出来事が原因で気持ちが落ち込んだり、憂うつな気分になったりすることがある。しかし、数日もすると落ち込みや憂うつな気分から回復して、また元気にがんばろうと思える力をもっている。

 ところが時に、原因が解決しても1日中気持ちが落ち込んだままで、いつまでたっても気分が回復せず、強い憂うつ感が長く続く場合がある。このため、普段どおりの生活を送るのが難しくなったり、思い当たる原因がないのにそのような状態になったりするのが、うつ病だ。

 うつ病の患者数は近年、増加しており、およそ73万人にのぼると報告されている。別の調査では、16人に1人が、生涯にうつ病を経験しているとも推定されている。だから、うつ病はだれにとっても身近な病気であるといえる。


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絶滅種「ニホンカワウソ」の再発見か?カワウソの生息、長崎県対馬で確認!ユーラシアカワウソの可能性も

 増加する外来種・減少する在来種

 アライグマ、ハクビシンといった「外来生物」が都会で急速に生息域を広げている。東京23区内の捕獲数は2014年はハクビシンが715頭、アライグマもは41頭というからビックリだ。

 NHKの「クローズアップ現代」では、ある一軒家の天井裏に棲みついていた親子や、電信柱の電線をまるで軽業師のように這い伝うハクビシンの映像を紹介した。 駆除業者によると東京23区の新宿や渋谷あたりの問い合わせも増えているという。一戸建てやマンションの通風口から入り込む。体長1メートルはあるのにそんな小さな穴を通れるのだ。ハクビシンの運動能力を研究している古谷益朗氏(埼玉県農業技術センター部長)によると「わずか8センチ四方の穴でも難なく突破する」という。

   さらに困るのがアライグマである。図体は大きいし気性も荒い。下手に手を出すと噛まれて大けがをする危険があるほか、回虫やマダニなども人間社会に持ち込んでしまう。本来、日本にはいないはずの外来生物がどうしてこんなに増えたのか。そもそもをたどると、ペットとして飼っていた人が手放したり、お金儲けになると思った輸入業者の人たちが(儲からなくて)離してしまったらしい。


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第65回ノーベル生理学・医学賞 ルヴォフ・モノー・ジャコブ「酵素とウイルスの合成の遺伝的制御(オペロン説)」

 分子生物学とは何か?

 分子生物学(molecular biology)とは、生命現象を分子を使って説明(理解)することを目的とする学問である。

 いわゆるDNAやRNAなどの遺伝情報を継承、発現する高分子で生命現象を説明する学問分野である。分子生物学という名称は1938年ウォーレン・ウィーバー(Warren Weaver)により提唱された。これは当時、量子力学の確立やX線回折の利用等により物質の分子構造が明らかになりつつあったことから、まだ謎に満ちていた生命現象(中でも遺伝現象)をも物質の言葉で記述したいという希望の表明であった。

 当時、遺伝の染色体説はすでに確立し、遺伝学はショウジョウバエなどを用いて目覚ましく進歩していたが、生体高分子として知られていたタンパク質と核酸のいずれが遺伝を担っているのかも、遺伝子が具体的に何を決めるのかも不明だった。


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第65回ノーベル化学賞 ウッドワード「有機合成における業績」ノーベル賞3回分「20世紀最大の有機化学者」

 1965年ノーベル化学賞「有機合成における業績」

 有機合成化学とはその名の通り、有機化合物の合成を研究する分野である。さまざまな有機化合物の合成は、医薬品や産業用に用いられる物質を数多く生み出し、人類の進歩に役立っている。特に天然由来の物質を有機化学合成でつくり出す「全合成」は、貴重な物質を安価かつ大量に合成することで、経済的な利点も多い。

 例えば天然由来の有機物である、クロロフィル(R・ヴィルシュテッター1915年ノーベル化学賞)やビタミンC(ウォルター・ハース1937年ノーベル化学賞)、コレステロール(ブロッホ・リネン1964年ノーベル化学賞)などの構造が発見されると、次はこれらの有機物を人の手でつくってみたいという要求が出てくるのは自然なことであった。

 この有機合成化学において、20世紀を代表する化学者が米国のロバート・ウッドワードである。1938年マサチューセッツ工科大学で博士号を授与された後、ハーバード大学で有機化学の研究を始めた。当時は第二次世界大戦中で、南方における戦闘でマラリアに感染する兵士が続出した。その治療薬であるキニーネはキナから採れるが、主産地であったインドネシアが日本に占領されていたことなどからキニーネの人工合成が急がれた。


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第65回ノーベル物理学賞 朝永・シュウィンガー・ファインマン「量子電気力学分野での基礎的研究」

 量子電気力学とは何か?

 1965年のノーベル物理学賞は「量子電気力学の分野の基礎的研究」である。「量子電気力学」とは何だろう?

 「量子電気力学」とは電磁気力に関する「場の量子論」だ。場と何か? 例えば電気にはプラスとマイナスの 2種類があるが、同極では反発しあう。

 しかし、なぜ離れているものの間に力が働くのか?それに答える為にいろいろな考え方が登場したが、エーテルもそのひとつだった。しかしエーテルの存在は、マイケルソン・モーレーの実験によって一応否定され、その変わりに空間そのもの(正確には時空そのもの)の性質として、力を伝達する機能があると考えられるようになった。それが「場」であり、とくに電気力の場合には「電場」がある。


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夢のがん早期発見が可能に?マイクロRNA(miRNA)を使って血液1滴で13種類のがんを特定!臨床研究へ

 複雑な「がん」の検査

 一般的に日本人の3人に1人が患うとされている大病、癌(がん)。世の中には様々ながんの治療方法があふれているが、がんを克服する上でもっとも重要なことは「早期発見」である。

 早期発見さえできればがんは高確率で克服できるのだ。しかし、どうやってがんを検査し発見したらよいのだろうか?

 最初に行われるのは、担当医による問診と診察である。体の状態や症状などについて詳しく聞かれるほか、診断の手がかりを得るために、過去にかかった病気、現在かかっているほかの病気、家族や血縁者がかかっている(かかっていた)病気(家族歴)や、生活習慣(喫煙や飲酒、職業など)について聞かれる。


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磁気テープの復権、磁気テープの記憶密度で従来比20倍の新記録!低コスト・安定性・ビッグデータに活用

 IBMとソニー、磁気テープの記憶密度で従来比20倍の新記録

 IBMチューリッヒ研究所とソニーストレージメディアソリューションズは、磁気テープによる面記録密度で201Gb(ギガビット)/平方インチを達成し、世界最高値を更新したと発表した。従来比20倍の記録密度となる。研究成果は8月2~4日、つくば市で開催された第28回磁気記録国際会議(TMRC2017)で発表された。

 「磁気テープ」と聞くと、昔のビデオテープなどを思い浮かべて旧式の技術というイメージを持つ人もいるかもしれない。しかし実際には現在も、データセンタにおけるバックアップやアーカイブ用途などでは、磁気テープが現役で利用されている。

 半導体メモリやハードディスクと比較するとデータ容量あたりのコストが格段に低いため、頻繁にアクセスする必要のない大量のデータを保存するには、今でも磁気テープを使うのが最も経済的で効率が良いためである。ビッグデータやクラウドコンピューティングといった新たな用途でも、同様の理由から磁気テープが利用されるようになっている。


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銀河は出会いと別れを繰り返す永遠の旅人?天の川銀河の物質の半分は別の銀河からやってきた

 激しく動く銀河、宇宙は決して孤独ではなかった

 私たちの太陽系が所属する銀河系は、直径 約10万光年、厚さ 約1000光年、恒星数 2000~4000億個の渦巻銀河か、棒渦巻銀河だと考えられている。銀河系の中心は地球から見ていて座の方向に約3万光年離れた所に位置しており、いて座Aという強い電波源がある。ここは超大質量ブラックホールが存在することが確実視されている。

 広い宇宙には銀河系のような銀河が無数に存在することが分かっている。銀河系の近くには、アンドロメダ銀河やさんかく座銀河 (M33)など、35個の銀河があり、局部銀河群を構成している。これらの銀河群がいくつか集まって、おとめ座超銀河団を形成している。

 銀河系の周りには数多くの矮小銀河が周回している。これらの矮小銀河の中で最も大きいものが直径約2万光年の大マゼラン雲である。これに対して最も小さいりゅうこつ座矮小銀河、りゅう座矮小銀河、しし座II矮小銀河は直径500光年しかない。


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夜の海にご注意を!海水に足をつけていたら、知らぬ間に血まみれに!夜行性のヤツラの仕業か?

 豪の16歳、海に足をつけたら血だらけに 出血止まらず

 8月5日の夜、豪メルボルンの海辺で16歳少年が水に足を入れて冷やしていたところ、気が付いたら足首が血だらけになり、病院に運ばれた。「海のノミ」とも呼ばれるヨコエビが原因ではないかと言われている。

 サッカーの試合に出場して疲れていたサム君は、自宅近くのビーチで足を冷やそうとして海水に足をつけた。30分ほど腰まで浸かっていたところ、脚がチクチクし始めるのに気付いたと話した。

 足首に砂がついたのだと思い、足を振ってそれを払い落としたつもりだったサム君は、砂浜を歩きながら足元に目をやり、「血だらけだ」と気づいたという。「血はずっと止まらなくて、今でもじわじわ血がにじみ出ている」とサム君は言う。


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100年に1度の大変化!フランス・英国2040年めどに「EVシフト」を発表、日本はFCV?

フランスに続いて英国も!全世界がEVシフトを進める中、日本だけ水素?

 これには驚いた人も多かった。フランスに続いて英国がガソリン車の販売禁止を打ち出した。

 欧州のEV(電気自動車)シフトが急速に進み始めた。中国も事実上のEVシフトを決め、米国でも電気自動車のテスラ社が躍進を続けており、EV化の流れはほぼ確実といわれている。水素をエネルギー源とするFCV(燃料電池車)を次世代エコカーの主力に据えているのは、事実上、日本だけとなったが、日本の水素戦略はどうなるのだろうか?

 英政府は7月26日、石油を燃料とするガソリン車とディーゼル車の販売を、2040年以降に禁止すると発表した。大気汚染が深刻化していることから、強制的にEVへのシフトを促する。経過措置として汚染のひどい地域へのディーゼル車の乗り入れを禁止するため地方政府向けに予算を拠出する。


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台風5号「長寿」歴代3位達成!発生からの期間「18日18時間」、1位は昭和61年14号の「超級怪台」

 台風5号 史上3位の記録的長寿

 全国各地に「50年に1度」の大雨という爪痕を残し、台風5号は、9日午前3時に、東北の日本海側沖合で温帯低気圧に変わった。これは長寿3位の記録的台風になった。

 7月21日午前9時に南鳥島の近くで発生した台風5号「ノルー」は、日本の南を迷走して奄美地方を通過。その後和歌山県北部に上陸して、富山湾(日本海)へ。そして9日午前3時に山形県沖の日本海で温帯低気圧に変わった。

 発生からの台風としての存在期間「寿命」は18日18時間におよんだ。これまで統計がある1951(昭和26)年以降で台風の総数は1700あまりあるが、その中での3番目は記録的な「長寿台風」ということになった。なぜこんなに長寿の台風になったのだろうか?


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「海洋」が地球を救う?遅れている「ブルーカーボン」研究、生態系エンジニアリングで地球をデザイン

 グリーンカーボンとブルーカーボン

 「グリーンカーボン」とは、陸上の植物が、光合成を通じて二酸化炭素を吸収して固定する炭素の総称。これに対して、沿岸海域の海洋生物によって固定された炭素を「ブルーカーボン」という。

 地球温暖化をもたらす大気中の二酸化炭素。その吸収源として、海洋が注目されている。沿岸の浅い海域では海底にアマモなどの海草が生えているし、植物プランクトンも多い。だから森林と同じように二酸化炭素を吸収してくれるのではないかと期待されている。

 海洋では植物以外にも、貝殻やサンゴの骨格など、おもに炭酸カルシウムとして固定されるものも存在する。このように「ブルーカーボン」は、植物プランクトン、海藻や海草、貝、サンゴなどの生物が関係しているが、これ以外に単に海水中に溶け込む二酸化炭素も含まれる。


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