☆ 科学 ; 宇宙よりも、古い星❗ ;
☆ 電通大 ; 磁石を、
金属に近づけた際に、生じる、
磁場による、 量子化の計算手法を発見 ;
2019/ 10/21 マイナビ・ニュース ;
電気通信大学 ( 電通大 ) 、 は、
磁石を金属に近づけた際に生じる、
磁場の中の、 量子化エネルギー、へ、
宛てて成り得る、 計算が、
ヴェルナー・ハイゼンベルク氏による、
「 行列力学 」、 の、 手法を用いる、
ことで、 導き出せる❗ 、
ことを発見した、 と、発表した。
同成果は、 同大大学院基盤理工学専攻の、
猪崎優喜氏 ( 博士後期 課程 ２年 ) 、
と、 同 伏屋雄紀 准教授らによるもの。
詳細は、米国物理学会が発行する学術誌で、
物理学全領域を扱う速報誌、な、
「 Physical Review Letters 」 、に、
2019年10月10日付けで掲載された。
古来から、良く知られている磁場だが、
量子の世界では、
解明されていない、
多くの謎らへの源泉となっており、
金属や、 半導体の中の、 電子、の、
『 エネルギー 』 ;
≒ 【 物を、 ある１つの向きへ、動かす、
物理学における、 意味での、 仕事 、
を、 成す、 能力 】 ;
、
が、
磁場により、
量子化される❗ 、
ことは、 知られていた、
が、
量子化の間隔や、規則性は、
物質により、 異なっており、
それを正確に計算することは、
難しい❗ 、 と、されていた。
一方で、 近年の固体物理学において、
固体電子における、 相対論効果 ;
( スピン 軌道 結合 ) 、 が、
基礎科学のみならず、 実用な上においても、
注目を集めるようになってきた、
が、
相対論効果を直接的に観測するために、
必要な、
磁場を加えた際に生じる、
量子化のエネルギーの、
スピン分裂への測定のためには、
磁場による量子化、への、
正確な計算が必要である、
にも関わらず、に、 これまでは、
それが、 困難である、
という、 課題があった。
研究グループは、 今回は、
ホアキン・マズダク・ラッティンジャー氏と、
ウォルター・コーン氏、とが導き出した、
周期ポテンシャルと、 磁場を両立する、
厳密な方程式を解く、 鍵は、
「 交換関係 」、 にある、 と、考え、
その交換関係を破らずに、
方程式を解く、 数学手法を模索した、
結果にて、
ハイゼンベルク氏による、
行列力学の手法を用いることで、
方程式が解ける❗ 、
ことを突き止め、
新たな理論手法な、 「 π-matrix 法 」、
を考案。
同法を用いて、 相対論効果が強い、
物質として、知られる、 半導体、 な、
ＰｂＴｅ 、 を計算。
その結果にて、 これまでは、
磁場によって、 変わらない、
と、 されてきた、 相対論効果が、
実は、 磁場により、 大きく変動する❗ 、
ことが、 判明した、 とのことで、
研究グループでは、 これにより、
実験と理論との間にあった、
隔たりを取り除き、 すべてを、
矛盾を無く、 説明できるようになった、
とする。
なお、 研究グループでは、
今回の成果について、
量子力学の誕生から、
一世紀以上をかかっても、解けなかった、
固体物理学における、
基礎的問題を解決できる、
理論手法であり、 これにより、
固体物理学の基盤的理解を深める、
ことに、つながる、 としているほか、に、
将来的に、 強磁場な領域における、
量子物理学が、 新しい段階へと進む、
ことが、期待される、
と、 論弁している。
また、 π-matrix 法 、な、 自体は、
基本的な、 理論的枠組みである、
ことから、 組み合わせ次第で、
色々な応用が可能だ、 と、しており、
例えば、
第一原理計算、 と、組み合わせることで、
さまざまな物質の、
磁場による、 量子化エネルギーを、
高い精度に求めることが、
できるようになり、
将来の、 省エネルギー化や、
デバイスの小型化、に、 高速化、
などへ、つながる、 ことが、
期待できるようになる、 と、している。
☆ 太陽系の最果てに、
予測されていなかった圧力が存在する、
ことが、 明らかに ;
（ ＮＡＳＡ 、 惑星探査機ボイジャー ） ;
2019/ 10/18 20:30 ;
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Image by Image by ipicgr from Pixabay /iStock
ＮＡＳＡ 、 の、 無人の、
惑星への探査機な、 ボイジャーから、
送られてきた、 データらから、
太陽系の最果てには、 予想よりも、
高い圧力が存在する❗ 、
ことが、 明らかになったそうだ。
アメリカは、プリンストン大学の、
天体物理学者な、 ジェイミー・ランキン氏 、
によると、 これは、 すなわち、
これまでには、 想定されていなかった、
何らかの圧力への源が存在する❗ 、
ということで、あるらしい。
@ 太陽風が届く範囲 ;
「 太陽圏 」 ;
太陽からは、 太陽風 、 という、
『 プラズマ 』 ;
【 電離気体 ; 英: plasma ;
は、 固体・液体・気体に続く、
物質の、 第４の状態であり、
狭義の、 『 プラズマ 』、 とは、
気体を構成する、 分子、 が、
電離し、
正電荷、 な、 『 陽 イオン 』 、
と、
負電荷、 な、 『 電子 』
、とに、 分かれて、
運動している、 状態であり、
電離した気体に相当する ;
『 イオン化されている 』 ;
【 原子、や、 原子らから成る、
分子、 の、 その核を成してある、
正電荷、 な、 陽子 ; プロトン ;
、 の数と、
その陽子ら、と、 引き合う形で、
その枠内に、 ある、
負電荷、 な、 電子 ｅ 、
の数とが、 一致しない、
状態にされ、
その全体の、 電荷、 が、
負、 か、 正 、かの、
いずれかにされてある 】 ;
、
が、 放出されており、
荷電粒子、らによる、 いわば、
『 泡 』、 を作り出している。
揺妻 フラズマ ; プラズマ ; 、 な、
『 太陽風 』 、 は、
太陽を中心に、 百４０億 キロ 、の、
範囲に広がると、 そこで、
亜音速にまで、 急激に減速する❗ 。
ここのことを、 「 ヘリオシース 」、
という。
電荷粒子らの密度が、 低下し、
磁場が、 弱くなる領域だ。
この領域のさらに先には、
「 ヘリオポーズ 」、 と呼ばれる、
太陽風が届く、 理論な上での限界がある。
太陽風の粒子らが、 ここまで届くと、
太陽系の周囲にある、 星々から吹く、
恒星風を押しやって、
それ以上は、 進めなくなる。
このように、 太陽風が届く範囲の空間を、
「 太陽圏 」 、 という。
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ヘリオポーズとボイジャー1号・2号の位置
（ 2005年 5月 時点 ） Voyager_1_entering_heliosheath_region.jpg: created by NASA
@ 地球から一番に遠くにある、
惑星への探査機、な、 ボイジャー ;
太陽風が、 停止 ; ” ポーズ ” ;
、 するのは、
星らの間の宇宙から生じている、
押し戻そうとする、 圧力、 と、
ヘリオシースの押し出そうとする、
圧力、とが、 ちょうどで、
釣り合う、 からだ。
――と推測することは、 できるが、
実際に、 そこが、 どのような、
状態なのかを、 はっきりと知るのは、
そう、簡単なことでは、ない。
モデルを使って、 仮説を立てる、
ことは、 できても、
具体的な、証拠は、ないのだ。
だが、 都合がいいことに、
４０年前に、 地球から打ち上げられた、
ボイジャー１号と、２号が、 今や、
そこを通過している。
ボイジャーは、 地球から、 一番の、
遠くにある、 人工物だ。
１号は、 すでに、 太陽圏を脱出し、
現在は、 地球から、 ２百億キロの先の、
星間 ヒューマ 宇宙 、の、
虚空を航行中❗ 。
そして、 もう一方の、 ２号は、今や、
まさに、 脱出を図ろうとしている、
最中 サナカ 、だ。
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NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith
どちらの探査機にも、
周辺の圧力を知らせる、
直接の手段は、無い。
しかし、
「 GMIR ; （ Global Merged
Interaction Region 」、 と呼ばれる、
太陽から放出された、 粒子たち、
が、 作り出した、
プラズマの波が、
その絶好の機会をもたらしてくれた。
ＧＭＩＲ 、 は、 外宇宙へ向かって、
吐き出されており、 2012年に、
ヘリオシースに到達。
ちょうどに、 そこを通過中だった、
ボイジャー２号が、 これを観測した。
そして、さらに、 その、３ヶ月後には、
その時に、 ヘリオポーズを越えて、
太陽圏の外を航行中だった、
１号も、感知した。
@ 想定されていた以上の圧力を確認 ;
両機の位置と、観測データらから、
太陽圏な境界の圧力が、計算された所では、 ２６７ フェムト・パスカル ;
（ フェムトは、 千兆分の１ ） 、
であることが、 判明した。
地球な上で、 私たちが経験している、
圧力に比べれば、
無い、にも等しい、 微かなものだ。
それでも、 ランキン氏によれば、
これまでに、 計測されてきた、
値よりも、 大きく、
研究者らにとっては、驚きだった。
また、 ヘリオシースの音の速度を、
計算した所では、 およそで、
秒速が、 ３１４ キロ・メートル 、
であることも、 わかった。
地球の大気を移動する音より、
千倍も速い。
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NASA/IBEX/Adler Planetarium
@ 宇宙線の低下の非対称性 ;
もうひとつな、 驚きだったのは、
この、 ＧＭＩＲ 、の移動に合わせて、
「 宇宙線 」、らの量が、
低下していたことだ。
奇妙なのは、ヘリオシースを通過中の、
ボイジャー２号が、 あらゆる方向で、
宇宙線らの低下を観測していた一方で、
太陽圏をすでに脱出していた、１号は、
その領域の磁場と、
垂直に移動する、 宇宙線の低下しか、
観測していなかったことだ。
太陽圏の内と外で、
宇宙線らの変化ぶりが、 違うものになる、
理由は、 今の所では、謎だ、 と、
ランキン氏は、話す。
1977年に打ち上げられた、ボイジャーは、
老朽化も進んでいるだろうが、まだまだ、
引退することなく、 太陽系の最果てで、
忙しく活動してくれている。
この研究は、
『 The Astrophysical Journal 』 ;
（ 9月25日付 ） に掲載された。
References:Voyager: Pressure at the Edge of the System/ written by hiroching / edited by parumo
＼ ＳＮＳ 、で、 みんなに教えよう❗。
☆ 宇宙の発生時点よりも、
古くからある、 星❗ ;
「 宇宙より古い星 」、への、
発見から始まる、 宇宙、 についての、
未知提 ミシテ ;
ミステリー ; 、 とは？ ;
宇宙の起源については、
諸説がありますが、 2019年な、現在では、
138億年前に発生した、ビッグバンにより、
宇宙が誕生し、その際の、
激しい爆発から生じた物質らで、
星々が形作られた、 というのが、
定説となっています。
我々の体のどれ彼な、
物質も、 何十億年も、
あり続けてある、物です。
しかし、
地球から、 約 ２百光年を離れた所にある、
恒星 ; HD 140283 、 通称は、
メトシェラ 、への、 推定での年齢は、
なんと、 140億年 、 以上で、
宇宙が、 138億年前に始まった、
という説と、 矛盾しています。
宇宙と天文学を専門とする、
ニュースサイト、な、 Space.com 、 が、
「 宇宙より古い星が存在する 」、
という、 矛盾と、 宇宙の謎に挑む、
天文学者たちに迫りました。
How Can a Star Be Older
Than the Universe? | Space
https://www.space.com/how-can-a-star-be-older-than-the-universe.html
メトシェラとは、 旧約聖書の、
創世記に登場する人物で、
969歳まで生きた、 との、
伝説が残されています。
そんな、 メトシェラにちなんだ、
呼び名を持つ、 HD 140283 、 は、
既知の天体としては、 最古の星で、
発見の当初は、 推定での年齢を、
160億年、 と、 見積もられました。
当然に、 宇宙より古い星が存在する、
というのは、
ビッグバン説、 と、 矛盾しているために、
多くの天文学者らが、 HD 140283 、の、
年齢への再測定を行いました。
ペンシルベニア州立大学の天文学者な、
ハワード・ボンド氏も、その1人です。
by Digitized Sky Survey (DSS), STScI/AURA, Palomar/Caltech, and UKSTU/AAO
ボンド氏と、共同の研究者らはまず、
ハッブル宇宙望遠鏡が、 2003年から、
2011年の間に観測した、
11 揃 ソロ ; セット ; 、の、
データらを詳細に検証し、
地球と、 HD 140283 、との、
距離を確認しました。
というのも、 星の年齢は、 主に、
光のスペクトルへの分析により、
星を構成している、
物質らの組成を調べて、 算出される、
ために、
地球と、宛て、との距離が、
誤っていれば、 分析にも、
影響が出るからです。
ボンド氏らは、 さらに、 HD 140283 、
を構成している、 物質らの組成も、
見直しました。
その結果にて、 当初の予想よりも、
HD 140283 、の、 酸素 サンソ Ｏ 、
の量が、 多い、 ことが、 判明。
これを踏まえて、 HD 140283 、の、
年齢を算出してみたら、
HD 140283 、の年齢を、
約 15億年も、短縮することに成功。
ボンド氏らは、 HD 140283 、の年齢を、
144億6千万年、 と、見積もりました。
しかし、 144億6千万年だとしても、
宇宙の年齢である、 138億年よりも、
古いことには、 変わりありません。
その後、ボンド氏は、 追跡調査を重ねて、
HD 140283 、 の年齢を、
142億7千万年まで、 短縮させました。
それでもまだ、 宇宙の年齢である、
138億年よりも古い、 という、
結果となっていますが、
酸素の量の不確定さに起因する誤差が、
7億年から、 8億年程度、 という、
結果も出たことから、
誤差の範囲内であれば、
宇宙の年齢より、 わずかに若い、
と、 みなすことも、できます。
このことから、 ボンド氏は、
「 推測の不確定性を考慮すれば、
宇宙の年齢と矛盾のない、 HD 140283 、
の年齢が導き出された、
と、 いえるでしょう 」
と、 結論しました。
宇宙で最古の星の謎が、 一応の解決をみた、
一方で、 新たな謎も浮上しています。
というのも、 最新の研究により、
百３８億年、 という、
宇宙の年齢な、自体が、 誤りである、
可能性が、 浮上したためです。
そもそも、 百３８億年 、 という、
宇宙の年齢は、 ハッブル定数で示される、
宇宙の膨張率から、 算出されており、
具体的には、
「 １ メガ・パーセク ;
( 約 ３２６万光年 ) ; 、
当たりに、 毎秒で、
６７・７４ Ｋm 、 ずつ、 を、
膨張している 」 、
と、 されています。
しかし、 テキサス大学の物理学教授な、
小松英一郎氏らの研究チームは、
2019年に、
「 重力レンズを用いた、 高精度な、
宇宙観測の結果から、 ハッブル定数は、
８２・４ 、だ、 と、判明した 」
、 との論文を発表。
「 １ メガ・パーセク 、 当たり、 に、
毎秒で、 ８２・４ Ｋm 、 な分を、
宇宙が、膨張している 」 、
とすると、
宇宙の年齢は、 百３８億年より、
２４億年も、 若い、
百１４億年 、 と、
大幅に短縮されることになります。
by WikiImages 記者。
もし、 宇宙の年齢が、
百１４億年だった場合には、
ＨＤ 140283 、 への、 推定の年齢である、
百４２億７千万年より、
はるかに、 若いために、
「 宇宙より、古い星が存在する 」、
という、 問題は、
未解決になってしまいます。
この問題について、 アストン大学の、
物理学者な、 ロバート・マシューズ氏は、
「 科学の歴史を振り返ると、
２つの矛盾する説らが示された場合には、
真実は、 両方の、 密履 ミクツ ;
ミックス ; 、 である事が、多いです 」
、と、 話しています。
マシューズ氏は、 さらに、
「 宇宙を膨張させる原動力だ、
と、されている、 ダーク・エネルギー、
の、 強さ、 など、 まだ、 未解明の謎が、
研究結果に、 数十億年もの、
誤差を与えているのではないでしょうか 」
、 と、 述べて、 宇宙の謎を解くには、
さらなる宇宙論の進展が必要になる、
との、見方を示しました。
☆ 土星の衛星、な、 エンケラドゥス、
は、 近隣の衛星に、雪を降らせる❗ 、
ことで、 輝かせていた ;
SPACE 2019/ 10/13 ;
カッシーニが撮影したエンケラドゥス / Credit: Wikimedia Commons/NASA/JPL/Space Science Institute
Point ;
■ 土星の衛星な、 エンケラドゥスが、
地表の間欠泉から、
地中の水を吐き出すことで、
自身と近隣の他の衛星に、
雪を降らせていることが、判明 ;
■ エンケラドゥス、ミマス、テティスは、
非常に、 反射率が高く、単純に、
氷の存在だけでは、説明がつかないため、
氷に埋もれた表面の地形にも、
原因がある、 と、 考えられる ;
■ これらな、 衛星の表面に関する、
測定による、 データらは、
土星のリングへの形成の過程や、
衛星への着陸ミッションに、
有益な資料になる ;
天体への観測には、アルベド、と呼ばれる、
天体の反射率を示す用語があります。
まるで、 うさぎが餅をついている、
ように見える、 月の模様も、
月の表面の、 アルベドの差によって、
生まれているものです。
こうした、 惑星や衛星の反射率は、
その星の組成や地形、 などを理解する、
ための、 重要な手がかり、
と、 なります。
土星の衛星な、 「 エンケラドゥス 」、
は、 この、 アルベド、 が、
非常に高く、 太陽系で、
もっとも、 白い天体です。
「 エンケラドゥス 」、 の周辺には、
他に、 「 ミマス 」、 「 テティス 」、
という、 ２つの衛星らが存在していますが、
どちらも、 同様に、 アルベドが高い、
ことで、知られています。
木星への探査機な、 カッシーニは、
この、「エンケラドゥス」、「ミマス」、
「テティス」、の、 3つについて、
例舵 レーダ ; レーダー ; 、
による、 アルベド、 への測定を行い、
表面の特徴を明らかにする、
調査を行いました。
その結果にて、 これらの衛星らは、
その全てが、 過去の報告より、
ずっと、 明るい、 ことが、 わかり、
さらに、 その原因が、
エンケラドゥスの間欠泉から噴き上がった、
氷な、 粒子らにある❗ 、
ことが、 明らかとなったのです。
エンケラドゥスは、宇宙空間を超えて、
近隣の衛星らにまで、
雪を降らせていたのです❗ 。
・・続きは、 ブログ ;
『 夜桜や 夢に紛れて 降る、寝酒 』
、 で❗。