113番目の作り方 ~核融合の話~

今更ですが、加速器の加速の意味がやっと分かりました・・・! 早野先生、一宮先生はじめ物理学クラスタの皆さま、ありがとうございます。 あと、ウッチーさんにも感謝。
物理 斥力 核破壊 核融合 クーロン障壁 核物理学 113番目の元素 トンネル効果
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ryugo hayano @hayano
113番元素発見論文.森田さんらが2004年に初めて見つけた2個の論文 journals.jps.jp/doi/abs/10.114… と,2012年に見つけた3個目の論文 journals.jps.jp/doi/abs/10.114…
ライブドアニュース @livedoornews
【国際認定へ】日本が発見した初の新元素 名称は「ジャポニウム」が有力 news.livedoor.com/article/detail… 発見を争ったロシアと米国の共同研究チームを退けて認定される見込み。アジアによる新元素の発見は初めてとなる。 pic.twitter.com/C0G0pBj6MQ
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リンク ライブドアニュース 日本初の新元素が国際認定へ 名称は「ジャポニウム」が有力 - ライブドアニュース 理化学研究所が合成した元素が新元素と国際認定されることが25日、分かった。名称は、日本にちなんだ「ジャポニウム」が有力とみられている。米露を退けて認定される見込みで、アジアによる新元素の発見は初めてになる

理系イラストレータ、ウッチーさんによる図解。

ucchy @ucchy_v3
さっきの新元素の模式図って、つまりこういう事でしょ? #誰かチェックをお願いします pic.twitter.com/AiQgcnvFfr
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この中の「亜鉛を高速でビスマスでぶつける」の「高速」が気になって・・・。

ぶたやま@「群像」2月号 @Butayama3
なるほど原子番号30の亜鉛と83のビスマスの融合が原子番号113になる。 でも、なんで高速でぶつからないといけないんだっけなー。
ryugo hayano @hayano
クーロン障壁というのがあって… @Butayama3: なるほど原子番号30の亜鉛と83のビスマスの融合が原子番号113になる。 でも、なんで高速でぶつからないといけないんだっけなー。

うわー!

「クーロン障壁」?

ぶたやま@「群像」2月号 @Butayama3
「クローン障壁」でググっても意味不明だった件。
リンク Wikipedia 陽子-陽子連鎖反応 陽子-陽子連鎖反応(ようしようしれんさはんのう、proton-proton chain reaction)とは恒星の内部で水素をヘリウムに変換する核融合反応の一種である。日本語ではppチェイン、pp連鎖反応などと呼ばれることが多い。CNOサイクルと並んで、恒星内で起こる水素の核融合反応の主要な過程であり、太陽と同程度かそれより質量の小さい恒星でのエネルギー生成の大半を担っている。この反応では水素原子核の合計質量の0.7%が質量とエネルギーの等価性によって熱量に転換される。そのため、「熱核融合反応」と呼ばれ
ぶたやま@「群像」2月号 @Butayama3
あ、核反応を起こすには、相当のエネルギーが必要で、そのエネルギーはなんか壁を越えなきゃいけないということかな。
ぶたやま@「群像」2月号 @Butayama3
@hayano なんか壁を越えるエネルギー量がないと核反応が起こらないということでしょうかー。
ぶたやま@「群像」2月号 @Butayama3
違ってたらごめんなさい_(」∟ε:)_

解説が続きます。

生物学別冊 @biolmonologue
@Butayama3 突然失礼します。陽子は+の電荷を帯びているので、磁石のN極どうしを近づけたときのように陽子同士は反発する。その力をクーロン障壁といって、反発する原子核どうしをくっつけて塊にする(=核融合)ためにはとても大きなエネルギーがいる、ということかなと思います。
KITAYAMA Takeshi @kitayamatakeshi
@Butayama3 原子核は陽子と中性子で出来ていて、陽子はプラスの電荷を持っているので、原子核全体ではプラスの電荷を持っています。プラスの電荷同士は反発するので、その反発に打ち勝つような速い速度でぶつけないと、原子核同士がくっついてくれないのです。
ryugo hayano @hayano
プラスの電荷の原子核同士が融合するほど近づけるには,クーロン反発力に打ち勝つだけのエネルギーが無いと…ということですね @Butayama3: なんか壁を越えるエネルギー量がないと核反応が起こらないということでしょうかー。

「高速でぶつける」とアレがどうして結びつかなかったのか。

Ikuko Yoshida @Ikko_Yoshida
(大きなエネルギーを与えるために例えば巨大な加速器がいるのではないのか)
ぶたやま@「群像」2月号 @Butayama3
うわ、今更すぎてさすがに恥ずかしい。
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コメント

F.I. @FuFuFukushima 2015年12月27日
アルファ崩壊が量子力学的にトンネル効果であると初めて知った朝です。ありがとうございました。
Naruhito Ootaki @_Nekojarashi_ 2015年12月27日
いろんな専門家を引き寄せるぶたやまさんの引力もすごいなぁ。
まんげつや @eambai 2015年12月27日
α崩壊ってそういうことなのね。
luckdragon2009(rt多) @rt_luckdragon 2015年12月27日
これこそ、専門家の集合知の絶対的パワー。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
新元素を生成する上で、くっ付ける粒子の種類と適切なエネルギーに加えて、重大な問題は、「まと」の大きさが極めて小さいことです。原子核の大きさの「まと」の枠に対して当たりの部分は1/10^12より小さいのです。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
障壁をうまくくぐり抜けて相手の原子核にうまくぶつかったとしても、大抵は(99.9999999999%以上は)うまく融合して目的の元素にならないのです。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
「まと」の数を増やせばいいのですが、原子核だけを並べることはできないので、原子を並べたもの(通常の物質ですね)を使いますが、原子の大きさは原子核のさらに1万倍以上大きいので、「まと」と「まと」の間は遥か彼方です。ビームの粒子からみたら標的物質は「すかすか」です。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
では「まと」を奥行き方向にも沢山(少しずらして)並べれば、ビームからみて隙間なく「まと」に覆い尽くされた状態ができるはずです。しかし実際はそんなに厚く並べられません。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
原子には電子が沢山ついています。ビーム粒子はそれを弾き飛ばしながら進んでいかなければならず徐々にエネルギーを失うため融合につかえる有効な厚さは制限されるのです。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
記事によれば、全部で1.35x10^20個のビーム粒子をぶつけて、幾つかの113番元素が生成され、その内装置の効率の網をぬけて検出されたのはたった3個でした。
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2015年12月27日
背景やロシアの実験との比較については、このニュース記事が参考になります。http://journals.jps.jp/doi/full/10.7566/JPSJNC.9.17
Michiharu Wada @mw_mw_mw 2016年1月1日
更に生成された新元素粒子は標的膜から飛び出して来なければなりません。これが実際に使える標的厚さ(マト原子の数)を制限します。
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