原子核 | WHO’S LAB ｜大阪電気通信大学研究室紹介サイト /whoslab/research-keyword/nucleus-atomic/ WHO'S LABは、大阪電気通信大学の研究活動を発信する専用サイトです。 Mon, 25 Nov 2024 01:58:41 +0000 ja hourly 1 目に見えない原子核の研究によって　138億年前の宇宙誕生の秘密を探る /whoslab/research/mizoi/ Fri, 10 Nov 2023 01:04:00 +0000 /whoslab/?post_type=research&p=5610 宇宙のはじまりには、水素やヘリウムなど軽い元素が数種類あっただけだと考えられています。しかし、私たちが暮らす宇宙には、理論上1万種と言われるほど多様な原子核が存在します。これらはどのようにつくられたのか？溝井教授はその解 […]

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溝井教授はその解明に挑むべく、研究を続けています。

宇宙の物質はどうやってできた!?　
元素の起源に迫る実験

宇宙は、約138憶年前に起きたビッグバンによって誕生しました。素粒子が飛び回る熱いスープのような状態から、素粒子同士が激しくぶつかりながら原子核反応を起こし、水素やヘリウムなどの軽い元素が合成されたと考えられています。

こうした学説は、現在の宇宙に存在する元素の割合や分布などを観測した結果と矛盾しないことが重要です。近年、観測技術の発展によって、重い元素がより多くあったと推測される観測データが示されたことで、水素やヘリウムだけでなく炭素まで合成されたとする新たな学説が登場しました。

溝井教授は外部機関との共同で、この新学説のカギを握る反応を検証できる実験設備を開発。10-12cm、つまり1兆分の1cmという目に見えない原子核を探ることで、宇宙誕生のシナリオの解明に挑んでいます。

不安定核な原子核を生成し,原子核反応を測定するための装置

つくってもすぐに壊れてしまう原子核　
その性質の解明から新たな測定手法の開発へ

宇宙に存在するすべての元素は、原子核同士や原子核と中性子や陽子などの素粒子が衝突する原子核反応によって生まれました。現在、存在が確認されている原子核は3000種類ほどですが、そのうち身の回りにある物質から採れる原子核は200種程度。残りは加速器という装置を使って原子核を他の原子核にぶつけてつくられたもので、非常に短い時間で壊れてしまうものがほとんどです。

溝井教授はそうした不安定な原子核の性質を調べたり、新たな原子核をつくる研究を進めてきました。さらに最近では、不安定な原子核が壊れる際にβ線という放射線を放出する現象を利用し、物質の新しい測定手法について共同研究を進めています。成功すれば、これまでの方法ではできなかった酸素など重要な元素の測定が可能になるかもしれません。

原子は原子核と電子からできており,原子核の中には陽子と中性子がある.陽子と中性子の数の組み合わせが元素によって異なることで,各元素固有の性質が生まれる.
水素からヘリウムができる核融合反応.核融合反応は原子核反応のひとつ.
実験を重ねながら不安定な原子核や素粒子を使った新たなMRIの開発に挑む

今まで見えなかったものが見えてくる!?
医療分野での活用に大きな期待

原子核の中には小さい磁石のような性質を持ったものがあり、強力な磁場を与えて電波を当てると、原子核の種類によって特定の電波を吸収します。この現象は、物質を壊すことなく構造を推定する技術に利用されています。
同じ原理で人体にある水素原子核の状態をとらえ、疾患部位を画像化するのがMRI。溝井教授らの研究で酸素などの原子核の測定が実現すれば、従来のMRIにできなかった新たな画像診断が可能になるかもしれません。

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