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加速器

CERNの大型ハドロン衝突型加速器がはじめて、「原子」を加速させることに成功

1: しじみ ★ 2018/08/08(水) 15:45:26.84 ID:CAP_USER

宇宙の謎にまた一歩近づけそうです。

スイスの欧州原子核研究機構(CERN)にある大型ハドロン衝突型加速器(LHC)ではじめて、電子が残っている状態の原子核、「原子」を加速させることに成功しました! この研究で、より幅広い実験が可能になり、ダークマターに関する研究など、さまざまな分野への応用が期待されています。

■LHC(大型ハドロン衝突型加速器)を改造

LHCは、通常地球上では不可能なほどの高エネルギーを素粒子に与えるが可能な実験施設で、宇宙の謎を解き明かすために作られました。ヒッグス粒子とみられる新しい粒子を発見するなど、新聞やテレビのニュースでも取り上げられたことがあることから、少なくともLHCの名前を聞いたことがあるという読者は多いと思います。今年亡くなられた理論物理学者スティーブン・ホーキング氏が、ヒッグス粒子の発見により最終的に「宇宙が崩壊する」と警告したことで、知った方もいるかもしれません。

LHCで加速させる対象として、中性の鉛原子や水素ガスがよく使用されます。しかし、これらの原子は加速器の中に入る前にある金属箔を通過するときに、電子を失ってしまいます。そこで、LHCのエンジニア、Schaumann氏率いるチームは、金属箔の幅を調節することで、従来の方法では失われていた電子が1つ残るようにしました。 そうして、原子の状態を維持したままの鉛原子を、LHCで加速させることに成功しました。

Schaumann氏はプレスリリースで、「私たちはCERNの研究プログラムとインフラストラクチャを拡大するための新しいアイデアを探しています。まず、何が可能なのか研究することが、最初の一歩です。」と述べています。

■求めているのは人類最強のガンマ線

今回の実験は、LHCをガンマ線光源として利用するという提案の概念実証として行なわれました。もし実現すれば、もっとも高エネルギーな人工光を作り出すことが可能です。このガンマ線は、ダークマターに関する研究を含め、基礎研究や産業利用など、様々な分野への応用が期待されています。

まずひとつの電子を持つ原子にレーザーを当てることで電子をよりエネルギーの高い状態に遷移させた後、電子が基底状態に戻った時に光子が発生します。要は、原子ひとつひとつが光を発するわけです。

ただLHCではこの原子が光速に近い速度まで加速しているために、光のドップラー効果によって進行方向に放たれた光子の波長が凝縮され、エネルギーが増加→ガンマ線になります。

■これからも続くLHCの応用、なにを加速したい?

今回の研究に参加していませんが、CERNの物理学者であるJohn Jowett氏は米ギズモードに対して、「今回のSchaumann氏の研究は素晴らしく、興味深いものである」と述べています。

今回の研究以外にも、LHCの科学者たちは昨年、鉛原子の代わりにキセノン原子を加速させるなど、新しいことにチャレンジしています。また、もっと早くデータを集められるようアップグレードも実施されました。こうした新しい試みを通して、宇宙の謎を解き明かしていくんですね。

no title

https://www.gizmodo.jp/2018/08/cern-accelerated-atoms-in-the-lhc.html



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1533710726/
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ブラックホールに吸い込まれる直前の物質を世界で初めて観測 広島大学ら

1: しじみ ★ 2018/07/02(月) 11:28:52.13 ID:CAP_USER

世界で初めて、ブラックホール連星系からの偏光の硬X線による高信頼性の観測に成功した。
ブラックホールに吸い込まれる直前、わずか100kmの距離での物質の幾何構造がこれにより判明したのである。

 研究に名を連ねているのは、広島大学大学院理学研究科の高橋弘充助教、宇宙科学センターの水野恒史准教授、
東京大学大学院理学系研究科釡江常好名誉教授、名古屋大学宇宙地球環境研究所田島宏康教授、
早稲田大学理工学術院先進理工学研究科片岡淳教授ら、
日本とスウェーデンのPoGO+(ポゴプラス)国際共同研究グループである。

 同グループは、ブラックホール連星系である「はくちょう座X-1」からの硬X線放射の偏光観測を実施した。

 この観測はこれまで技術的に困難であると考えられていたのだが、X線やガンマ線の偏光観測を、
直径100メートルに膨らむ気球に搭載することで実現し、硬X線の帯域において世界で初めて、
信頼性の高い変更情報を得ることに成功したのである。

 結果として、はくちょう座X-1において、恒星からブラックホールに吸い込まれている物質は、
相対論的な効果を強くは受けておらず、ブラックホールまで約100kmの位置から内側では、
広がった幾何構造をしていることが明らかになったという。

 ブラックホールに吸い込まれる物質がどのような挙動をするかについては謎が多く、
30年以上にも渡って論争が続いていたため、今回の発見はそれを解明する画期的なものである。

 また今後は、さらに様々な質量のブラックホールにおいて、
ブラックホールに吸い込まれる物質が重力の影響をどのように受けているかが明らかにされ、
ブラックホールへの理解が進んでいくことが期待される。

 なお、研究の詳細は、英国の科学誌「Nature Astronomy」(オンライン版)に掲載されている。

■「はくちょう座X-1」の想像図(ESAより)。(画像:広島大学発表資料より)
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財経新聞
https://www.zaikei.co.jp/article/20180701/451068.html



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1530498532/続きを読む

核融合実験炉「ヴェンデルシュタイン 7-X」が高温・高密度プラズマの世界記録を達成

1: しじみ ★ 2018/06/26(火) 17:54:42.45 ID:CAP_USER

マックスプランク・プラズマ物理学研究所が開発するヘリカル型核融合実験炉
「Wendelstein 7-X(ヴェンデルシュタイン7-X)」が、より高温でより高密度のプラズマ生成し、
より長いパルス長を実現した点でテラレーター型核融合炉の世界記録を達成しました。
究極の発電技術である核融合発電の実現に向けて、とても良好なスタートを切ったとのことです。

Magnetic configuration effects on the Wendelstein 7-X stellarator | Nature Physics
https://www.nature.com/articles/s41567-018-0141-9

Wendelstein 7-X achieves world record | Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
http://www.ipp.mpg.de/4413312/04_18

2015年・2016年の最初の試験フェーズを経た後、
ヴェンデルシュタイン7-Xのプラズマ容器の内壁に「グラファイトタイル」による保護壁が設置されました。
この被膜によって、より高温で長時間のプラズマ放電が可能になりました。
タイルで覆われた内壁はねじれ構造を持つことで、
プラズマリングの端の衝突を避けることで保護力が高まっているとのこと。

初期フェーズでは最大6秒だったパルス長は、現時点で最大26秒にまで延長されており、
75メガジュールの熱エネルギーをプラズマに供給できているとのこと。
長時間のプラズマ生成はダイバータがなかった初期フェーズに比べて18倍も高い熱エネルギーを供給できており、
高いプラズマ密度の実現の前提条件が整いつつあります。この結果についてトーマス・サン・ペデルセン博士は、
「保護壁の改良の結果は、非常に肯定的なものです」と述べています。

そして、好条件のプラズマ生成によって、イオン温度は4000万度、
イオン密度は1立方メートルあたり800京(0.8×10の20乗)個で、
融合生成物としては600予(6×10の26乗)K・s/m³の世界記録を達成。
ベデルセン博士によると、ヴェンデルシュタイン7-Xのサイズの装置によって
現実的な条件下で達成される結果としては素晴らしく価値の高いレベルだそうです。

ヴェンデルシュタイン7-Xについては2015年12月から2016年3月までの初期フェーズの実験データの評価が完了したことで、
「最適化」策が効果を発揮することが証明されたとのこと。今後はより高い加熱力と高いプラズマ圧力の下での実験で、
より正確かつ系統的な評価が行われる予定です。

https://i.gzn.jp/img/2018/06/26/wendelstein-7-x-world-record/a02_m.png
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GIGAZINE
http://gigazine.net/news/20180626-wendelstein-7-x-world-record/



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1530003282/続きを読む

高いルミノシティを誇る筑波研究学園都市の加速器「SuperKEKB」 春から実験開始へ

1: 虫くん ★ 2018/02/08(木) 22:50:21.39 ID:CAP_USER

宇宙誕生の謎を紐解くSuperKEKB加速器が、この春、いよいよ実験開始


- SuperKEKB加速器とは? 現代物理学の知識を更新する -
高エネルギー加速器研究機構(KEK)が開発を進めてきた粒子加速器「SuperKEKB(スーパーケックビー)」が4月から実験を開始する予定だ。

東京霞が関の文部科学省エントランスでは、加速器の一部や測定器の模型が展示された。
さらに、関連イベントの一貫として「SuperKEKBが何をもたらすのか」
狙いと可能性を研究者自らが語るイベントが行われた。

登壇は、山内正則機構長。
加速器研究施設・赤井和憲教授(講演タイトル「未踏のルミノシティを切り開くSuperKEKB加速器」)、素粒子原子核研究所・谷口七重助教(講演タイトル「Belle?実験で期待される発見」)。

物理学というと、多くの人は高校時代で学びが止まっているのではないか。
著者もその一人で、嫌いなほうではなかったものの専門に学ぶほどではなかったので、基本的に古典力学の世界で止まっていた。
しかしながら、当然、物理学の世界の進化は日進月歩で進んでいるわけで、現代物理学の最先端、その一端にでも触れるべく、話を聞いてきた。

◎宇宙誕生の謎を解く
そもそも加速器とは何かというところからになるのだが、電子や分子などの「粒子」を加速する装置のことだ。

加速器は、加速することで高エネルギー状態を作り出す。
すると粒子の運動は活発化し、衝突が起こる。
この状態はいわゆるビッグバン(≒宇宙が誕生した状態)に近いとされている。
1930年に米のローレンスが発明し、その後1950年以降、加速器によって新しい粒子が発見されるようになる。

たとえば、衝突型加速器の場合は、
大量の陽子と電子をそれぞれリング状のビームパイプ中に蓄積し、回転により光の速さまで加速し交差点で衝突させる。衝突の様子を測定することで、新しい粒子や標準理論を超えた新しい物理法則を発見しようというもの。

それには宇宙の謎、宇宙の誕生を紐解こうという大きなテーマも含まれている。
宇宙の物質のうち、私たちが知っているのは5%程度という。
つまり、95%はわかっていない暗黒物質(ダークマター)なのだ。その謎に解明に必須なのが加速器といえる。

ちなみに、加速器はこうした物理学の研究(宇宙の謎を解くため)だけでなく、医療(加速器BNCTシステム)や工業用にも活用されている。

◎KEKB加速器からSuperKEKB加速器への改良
SuperKEKB加速器の前身となるKEKB加速器は1999年に実験開始している。
なお、このKEKB加速器のほかにも、米のフェルミ国立加速器研究所、CERNなどいくつか存在する。

つづきはwebで
http://news.livedoor.com/lite/article_detail/14257835/


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