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元素の名前②

 どうもこんばんはライネです。
 さて、今日はどうやって元素の名前が付けられるのか見て行こうと思います。

 まず、名前を付けているのはどこのだれか付けているのかというと、
 IUPAC(国際純正・応用化学連合)という組織のようです。
 簡単に言えば、世界各国の化学者が集まって決めていると言う訳です。

 もちろん、発見者が名前を付けるという基本はあるのですが、
 誰が発見者か、その名前が適切かなども含めてIUPACによって
 世界中の化学者の意見を吸い上げて決めているようです。


 で、普通なら発見者が自分の名前を付けてしまうのが一番わかりやすいのですが、
 元素の説明でもふれたとおり、現時点で新元素を発見しているのは3つの国しかありません。
 しかも場合によっては複数の国の研究チームが合同で見つけています。


 こうなると、いろいろな人の協力があって初めて発見にこぎつけるため、
 誰かひとりの名前を付けるという訳にもいかないわけです。

 その結果、研究所名、研究所の所在地もしくは国名が一番もめない名前になります。
 例えば、元素を後ろから見て行くとこのケースは・・・

 116番のリバモリウム
  アメリカの「ローレンス・リバモア国立研究所」から
 (もしくはこの研究所のあるカリフォルニア州リバモアから)

 110番のダームスタチウム
  ドイツの「重イオン研究所」が位置している「ダルムシュタット」から

 105番のドブニウム
  ロシアの「ドブナ原子核共同研究所」から
 (もしくはこの研究所のあるドブナから)


 などがあります


 この他では、化学上の偉人に由来するケースもあります。
 例えば…

 114番のフレロビウム
  ドブナ合同原子力研究所の設立者「ゲオルギー・フリョロフ」から

 112番のコペルニシウム
  地動説で有名な「コペルニクス」から

 111番のレントゲニウム
  X線を発見した「レントゲン」から

 109番のマイトネリウム
  核分裂を発見し、プロトアクチニウムを発見した「リーゼ・マイトナー」から


 などです。


 他にも、元素の由来には神様の名前、国名、等があります。
 基本的に、よっぽどの理由が無ければ、まだ生きている人の名前は付けられないという
 暗黙のルールがあるらしいのですが、唯一シーボーグさんだけは、
 生きている間に106番のシーボーギウムの由来となっています。


 では、113番ウンウントリウムはどうなるのでしょうか?
 少なくとも日本国内の記事をみると、日本の理化学研究所が名付け親になるのではないか
 という予想がされています。

 ですので、国名の場合はジャパニウムもしくはジャポニウム、ニッポニウム、ニホニウムなど。
 研究所から付けるならリケニウムもしくはリケンニウム。
 研究所の位置だったら、サイタミウムやワコニウムあたりなんかが候補になるようです。
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今日から物理編


 どうもこんばんはライネです。
 化学(元素)編は終わりましたが、続いて物理編に突入します。
 
 あくまでも私の理解の範疇での説明になりますが、
 誤解を恐れず物理という学問を一言で定義するならば、
 「ピタゴラスイッチの結果を説明する学問」なのだと思います。

 例えば、はじめにこのボタンを押すと、ビー玉はどう動いて、どういう結果になるのか。
 これを全て説明するのが物理なのだと考えます。



 ピタゴラスイッチ程度なら話は単純なのですが、物理では、
 宇宙が誕生してからこれまでの全ての物質のピタゴラスイッチまで考えようとしているようです。
 ですので、元素はどのようにして生まれたか、という話も実は物理の範囲になるわけです。

 じゃあ化学は物理なのかというと、これはもう専門性の違いなのではないでしょうか?
 料理に置き換えるなら、物理は包丁の使い方や素材の選び方というような、
 全ての料理の基本を学ぶ分野なわけです。

 それに対して、化学はイタリア料理やフランス料理、日本料理といった
 専門的な知識を必要とする技術を学んでいく分野なのだと思います。
 もちろんその中では物理で勉強する分野も扱われます。


 考え方を変えると、一人の人間がどこまでできるのかという話なのかもしれません。
 私は「今、この世界がどうやって作られて、どうなっているのか知りたい」という、
 一生かかっても無理なんじゃないかと思うテーマでこのブログを運営しています。


 料理人の例えで言うなら、この世界にある全ての料理を作りたいというテーマです。
 もちろん、その気になればほとんどの国の料理はつくれるはずです。
 でも、どんな料理でもその神髄を極めて超一流につくるには、人の一生は短すぎます。

 なので物理や化学といった分野の分け方がされているのだと思います。
 実際に調べていくと、物理学者でも全ての物理現象に詳しいという人はそうそういないと思います。  
 物理の中にも、なんとか物理学といった具合で細かく分野が分かれていて、
 そのうちいくつかの分野を専門に研究していくのが精一杯というわけです。


 いろいろと言い分けしてきましたが、
 物理と化学、もっと言えば地理も生物も、この世のほとんどの学問は、
 何らかの専門性を大きく区分したもので、その区分の仕方、
 もっと言えば名前の付け方くらいの違いでしか無いと思います。

 というわけで、今日から一区切りして物理編に入りますが、
 私は「世界学」の一分野として物理を取り扱うくらいなので、
 話の内容はあまり化学と変わらないと思います。

宇宙誕生から元素ができるまで

 どうもこんばんはライネです。
 今日からは元素が作られた歴史について見て行こうと思います。
 ついでにこの世界の物理学がどこまで通用するのかもわかるかもしれません。



 さて、私は今、まさにこの記事を書いていますが、
 1時間前はテレビを見ていました。
 1分前もやはり記事を書いていましたし、1秒前も同じです。

 もちろん0.1秒前も、0.01秒前も、0.0(ここにあと40個0が続きます)1秒前も
 同じなのですが、実は現在の物理学では、これより小さい時間のことは解らないのだそうです。


 これは宇宙についても同じことが言えるので、
 宇宙が誕生したその瞬間から、0.0(このあと40個0が続きます)1秒後までの時間を
 「プランク時代」と呼ぶのですが、これよりも前の時代のことは解らないのだそうです。
 言い換えればこれが今の物理の限界とも言えるわけです。


 誕生直後の宇宙は、ありえない程高温で、高密度な状態だったそうですが、
 プランク時代の後、1秒にも満たないごくごくわずかな時間のうちに、
 少しだけ冷たくなり、急速に広がっていったのだそうです。
 以前、ほんの少しだけ説明したヒッグス粒子などは
 宇宙誕生後の1秒にも満たない時間の中で生まれたのだそうです。


 宇宙誕生から1秒間という時間は、物理学のかなり難しい本をたくさん読まなければいけないくらい
 いろいろな出来事があったらしいのですが、とりあえず今回押さえておくべきなのは、
 宇宙が誕生したほんの直後のうちは、重力も電磁力も同じ力だったし、
 元素の材料の原子核の材料もまだ巨大なエネルギーとして存在していたらしいのです。

 イメージとしては強力な熱によって、空気のようにふわふわしたものだったのが、
 1秒以下の時間のうちに、熱が少しだけ冷えて氷のように実体をもつようになったと考えると、
 ちょっとは理解できるかもしれません。



 そんなごくごく短い時間からすれば永遠にも思える程の3分間を経て、
 宇宙の温度は原子核つまり、陽子と中性子ができる程度まで冷めます。

 ここからたった17分、つまり宇宙誕生後20分間という短い時間の中で、
 水素の原子核やヘリウムの原子核が作られていったそうです。
 ただしこの時点ではまだ原子核の状態でしかなく、電子がないので元素とは言えません。

 原子核が電子を捕まえて元素をつくるようになったのは、
 なんと宇宙誕生から38万年後なのだそうです。
 ちょっとタイムスケールがおかしい話ですが、現在の物理学ではこのように説明されているようです。

エネルギーから物質はつくれるのか


 どうもこんばんはライネです。

 昨日はとてつもなく難しい話をしてしまいましたが、
 今日はもう少し噛み砕いでみましょう。


 「宇宙ができた時は物(物質)を構成するすべてのものと、エネルギーは同じものだった」
 と言うのがどうやら今、考えられている宇宙にあるものの姿のようです。

 たしかに、原子力発電や核兵器などは、物質のもっているエネルギーを使っていますし、
 ものすごいエネルギーをつぎ込めば物質も作れようです。
 とはいえ、現時点で触れるような物質を作り出すには、
 必要となるエネルギーが大きすぎて、不可能に近いようですが…。


 で、そんなエネルギーを持っていたのが生まれたときの宇宙だったようです。
 上記のように最初は不可分のものだったようですが、
 おそらく宇宙誕生から1秒後くらいになると、エネルギーから「素粒子」が生まれたようです。

 昨日も少し触れましたが、この1秒間のことを調べるため、
 たくさんの科学者の方々が一生を費やしているというのが、
 この時代のこの世界の科学の到達点であり、限界のようです。


 私はさすがにそこまでの知識も覚悟もないので、
 生後1秒の宇宙から話をしたいと思います。
 そのころの宇宙には「ハドロン」と呼ばれる素粒子の塊や、
 「レプトン」と呼ばれる素粒子ができあがっていたようです。


 ハドロンとは、ようするに「陽子」や「中性子」のことです。
 正確に言うと、陽子や中性子のように「クォーク」という素粒子が、
 「強い相互作用」と呼ばれる謎の力で一つに固まっているものとお考えください。


 実際には、陽子や中性子は3つのクォークから出来上がっている「バリオン」と呼ばれるもので、
 ハドロンにはこのようなバリオンの他に、
 「メソン」という2つのクォークから出来上がっているものもあるようです。
  
ハロドンとクォークの関係

 またレプトンとは、ようするに「電子」のことです。
 化学で散々お世話になった電子はレプトンという素粒子だったのです。

 冒頭でエネルギーは物質になることができると説明しましたが、
 どうやら触れられるものが作れない理由のひとつはこのあたりにあるようです。
 実は基本的に物質、つまり電子や、陽子をクオークなどの素粒子は、
 反電子や反クォークとペアで生まれるのだそうです。


 電子と反電子、クォークと反クォークはぶつかり合うとエネルギーに戻ってしまうため、
 1個や2個作りだしたところで、全部消えてしまうのです。

 宇宙の場合これらの素粒子を数えきれないほど作りだし、
 そのうちいくつかの素粒子はお互いがぶつかる前に勝手に崩壊してしまい、
 最終的に勝手に崩壊もせず、ぶつかり合うこともなく残った素粒子が、今の物質なのだそうです。

3分後の宇宙

 どうもこんばんはライネです。
 さて、今日は生後3分の宇宙を見てみましょう。

 宇宙誕生から3分立つころには、
 エネルギーからたくさん生まれたハロドンもレプトンも、
 反ハロドン、反レプトンとぶつかったり勝手に崩壊したりして、
 再びエネルギーに戻っているそうです。

 この時、「ごくわずか」と言ってもかなりの量の消えずに済んだハロドン、レプトンが
 現在の宇宙の触れることのできる部分の材料となっているようです。



 とりあえずハロドンの中でも陽子と中性子について見ていきましょう。
 単独の陽子は「水素の原子核」でもあります。
 まだ電子と結びついていないので、水素ではないのですが、材料だけは十分にあったわけです。

 生後3分後から20分後くらいの宇宙は、まだ非常に暖かく、
 電子と原子核が結びついていないため、原子核を構成する陽子や中性子はむき出しのままの状態です。
 ですので、陽子と中性子がぶつかって重水素原子核や三重水素原子核、
 ヘリウム3やヘリウム4あたりの原子核がたくさん作られたようです。

原子核の誕生


 ちなみに、ほんのごくわずかですが、リチウムやベリリウムの原子核も生このころまれていたようです。
 けれども、このように陽子と中性子が合わさって重たい原子核が作れた時間はわずかに17分。
 生後20分程度になると宇宙の温度は下がり、陽子と中性子が合わさることも難しくなるようです。
 つまりそれ以上の原子核がつくれるようになったのはもっともっと後になってからと言う訳です。


 例えるなら、熱湯の中に塩を入れるとすぐに融けてくれるので、簡単に塩水ができたけれども、
 少し冷めた水だとほとんど塩が溶けずに、塩水にはならないというような話です。


 原子核が誕生してから、さらに宇宙の温度は下がっていき、
 生後24万年頃になってやっと電子と原子核がむすびつき、元素が誕生します。
プロフィール

ライネ

Author:ライネ
ライネと申します。
先生の家に居候するラザフォード人です。
現在この世界のことを勉強中。
リンクとかもろもろ含めて商業的利用以外ならご自由にどうぞ。面白そうな企画には飛び乗ります。

合言葉は「真面目な事を不真面目に!」
記事の真偽は自己責任でお願いします。

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