Akaneちゃん
＆
sawaraちゃん
新・AkaneとSAWARAちゃんの
宇宙・素粒子 物理学入門
火星探査機から送られてくる情報から、火星の水の存在は可也濃厚になってきましたが、火星からの隕石の分析でさらに確証が取れたようです。現在の火星とはまったく違った自然が広がっていた可能性があります。海が広がっていたのでしょうか。現在は極地域か地中深くの存在は考えられるようですが。
NASA提供
巨大な星・ゼータオッフィユ周囲の塵雲・・NASA のスピッツァー宇宙望遠鏡からの赤外線画像
先回は＜レーリー卿＞と＜ウイリアム・ラムゼー＞を取り上げてみました。今回はJ・J・トムソン 取り上げてみます。先回は古典物理学を代表する物理学者として、ローレンツを挙げてみた。今回は
ジョゼフ・ジョン・トムソン（Sir Joseph John Thomson） は若干２８歳で、ケンブリッジ大学教授になり、それと同時に有名なキャベンデイッシュ研究所の所長に就任し、３０年ほど所長職にありました。
陰極線の荷電子から電子の存在を明確にし、1906年にノーベル賞を授与されました。
ジョゼフ・ジョン・トムソン
さらに、
原子の構造を レーズン・パン (ぶどうパン) のようなものと 考えました。つまり， 大きさが約 10-10 m 程度のプラスに帯電した 球形の連続的な生地の中に電子が散らばって全体として電気的に 中性となっている という考え方です． これを トムソンの原子模型 といいます。
トムソンのレーズン・パン模型」
← 10-10 m →
「九州大学・ 「ミクロの世界」 － その１ － (原子の世界の謎) 」より抜粋」
「トムソン模型とα 粒子の散乱」 ガイガーとマースデンは， α 線を非常に薄い 金属 (金や銀) の箔に あてて, α 粒子の散乱の実験 をしました． その結果，金属箔に入射した α 粒子の大部分は， 箔を通り抜けて 直進するけれども， ごく一部は大きな角度の 方向へ散乱される ことがわかりました． 原子がトムソン模型 のような構造を もつものとすると, それによる散乱の角度は せいぜい 0.01° くらいです. α 線の散乱の実験において ターゲットとして使われる 金属箔の厚さは, だいたい 10-6 m 程度で, 原子の大きさが 10-10 m ほどですから, 金属箔の中に原子が ぎっしりと並んでいるとすれば, 箔の厚さの方向に 約10,000 個の原子が 並んでいるはずです (下図参照)．  これらの原子に, α 粒子が次々に 衝突 (散乱) して 行くと, このような 多重散乱の結果, １回々々の 散乱の角度が 0.01°でも 10,000 回重なれば 100°にもなり, 大きな角度になる と思われるかも知れませんが, 散乱の方向はランダム ですから, 10,000 回の 散乱の方向が きれいに揃うことは絶対に あり得ません． したがって, ガイガーとマースデンの 実験で見られるような 90°を超えるような 大きな角度の散乱は, このような多重散乱 では説明できません． つまり, トムソンの模型は 成り立たない ことになります． |
結果的には上記の説明のとおりですが、a 安定な電子の運動を計算する手法の開発 b 元素の周期性を電子の配列で説明するヒントを与えた の２つのことで重要です。
そのほかにも、
a 物理現象への数学的な洞察力 b 研究者の間の討論の組織（研究所でのセミナー形式）を始めて採用した。 これらのことから数多くの後継者を育て、数多くのノーベル賞受賞者を輩出しています。
アーネスト・ラザフォード 2- ニールス・ボーア など９名に上る（息子のG・P・トムソンもノーベル物理学賞を受賞しています）。 トムソンが所長時代のキャベンデッシュ研究所は、各研究員が対等で独自の研究課題を持ち、何の制約も加えずに研究に打ち込めたそうです。
アーネスト・ラザフォード ニールス・ボーア
しかしながら、量子論の革新的な発想について行くことは出来ませんでした。かれは古典物理学の最後の一人であったようです。
次回は＜ノーベル賞を逃した人たち＞を取り上げて見ましょう。
文明の誕生と滅亡
先回最後のところで
「我々の地球文明が＜ウランの障壁＞を超えれるかどうかは、全く今は分からないというべきである。仮に上手くこの先超えれたとしても、生態系の崩壊・新氷河期・宇宙のニアミス・ネメシスと絶滅・そして太陽と銀河の死が障壁として立ち塞がっている。天の川銀河を超えるだけでも大変である。これからはカク・ミチオの「超空間」に著された宇宙文明のこれからの発展を予想してみよう」と書きました。
＜ウランの障壁＞については、今のところつり橋を渡っているような状況で、上手く渡れるかどうかも解りません。 米国、ロシア、中国、英国、フランスは既に核実験を既に終えて、さらに高度な技術を要する核兵器を開発しております。
さらに、問題は発展途上国です。北朝鮮、パキスタン、イラン、南ア、そのほかにイスラエルが核保有をしております。特に北朝鮮は長距離弾道ミサイルの開発と同時並行に核爆発の開発実験を行っております。 政治情勢がらみなので、危険この上もありません。偶発的なことで、核戦争に一挙に飛び込んでいく危険性があるのです。日本は隣国ですから大きな損害をまともに受けるでしょう。
＜ウランの障壁＞の問題以外に、もう一つ大きな問題があります。＜地球温暖化＞の問題です。ミチオ・カク教授はこれを「生態系の破壊」のもっとも重要な用件として取り上げております。現在でも全世界的にこの問題がクローズ・アップされて来ております。「京都議定書」などはそのシンボル的存在です。
A- 短期的には、緊急対策として化石燃料の燃焼と内燃機関の利用を急速に低減させることが必要
B- 長期的には、二酸化酸素を放出することなく、しかも本質的に無尽蔵な三つのエネルギーのいずれかに頼らざるを得ない。太陽エネルギー・核融合・高速増殖炉をあげております。
そして、結びとして次のように環境問題を指摘しております。
「現代文明の科学技術が社会発展の速度を追い越してしまった点に問題の本質がある」、「科学技術と社会構造のずれは。致命的な破局を招く可能性がある」
ただ、この環境問題の中の＜地球温暖化＞については、科学者の中でもいろいろ異論が有って、・・・CO2の増加は地球温暖化にはならず、むしろ寒冷化が進んでいる・・・政治経済的な要因がこの問題を大げさにしている・・・などという議論があるのも事実です。
次回は「独立行政法人 国立環境研究所」の報告と反対論者の科学者の意見を検討してみましょう。
