剛ちゃん

小話や雑学71


粒子加速器

【加速器で素粒子を発見】
  
「物質は何からできているのだろう?」
この素粒子物理学上の謎を解く為に加速器が開発された。
荷電粒子(陽子)を電場を利用して加速する。
陽子同士を正面衝突で破壊すると新たな素粒子が発見できる。
日本では茨城県東海村のJ-PARCが、ヨーロッパにはLHCがある。

【加速器で新元素を合成】

原子番号30亜鉛の電子をはぎ取って重イオン化する。
プラス電荷の亜鉛原子核をマイナス電場で加速し、
標的となる原子番号83のビスマスに照射して合成する。
光速に近付け過ぎると核分裂し遅すぎると正電荷同士で反発しあう。
よって光速の10%が合成(核融合)できる丁度いい速度となる。
男女の交際術にも参考となる実験ではある。
合成後はα崩壊の回数で崩壊前の陽子数が113個であることを確定する。注
さて、理化学研究所が元素番号113の新元素を発見した。
認定されれば西欧諸国以外の(日本)人が初めて命名できる元素となる。
追記:2015年末に命名権を日本が取得したとニュース発表があった♪



参考URL
http://www.riken.jp/pr/press/2012/20120927/

注:物理学者と化学者の違い
元素は陽子と同じ数の電子があって中性に保たれる。
合成時の陽子は113個だが電子は30個不足している?
→新元素発見の物理学者は陽子数に注目している。
対して、化学者は化学反応を牛耳る電子数にしか興味がない。

@コーヒーブレイク
終戦後、原爆を製造したアメリカは日本の素粒子物理学の研究を恐れた。
核開発に繋がるはずもないのに加速器を破壊して投棄する命令を出した。
理研のサイクロトロンは東京湾に投棄された。
大阪大学のサイクロトロンは大坂湾に、
京都大学のものは琵琶湖に沈められた。
仁科博士が理研に来たGHQに加速器破壊の無意味を訴えた。
しかし、サイクロトロンは分解されて東京湾に沈められた。


加速器の応用

【加速器は産業分野に応用される】
 
電子を加速し進路を電磁石で曲げると放射光が発生する。
波長の短い高輝度の放射光は原子配列まで調べれる究極の電子顕微鏡である。
佐賀県の鳥栖市に九州シンクロトロン光研究センターがある。
兵庫県には電子を8GeVまで加速できるSP-ring8がある。
参考URL
http://www.saga-ls.jp/?page=20

【加速器は医療分野にも応用される】
@放射線治療
 
重粒子を加速して癌細胞に照射し破壊するのが放射線療法である。
線 源
線 種
電荷 治療名 加速器
X 線
電磁波
サイバーナイフ
γ線
電磁波
ガンマナイフ
炭素イオン
重粒子
重粒子線治療 シンクロトロン 
陽 子
重粒子
陽子線治療 シンクロトロン
中性子
重粒子
BNCT 陽子をシンクロトロンで加速して重金属にぶつけ、中性子を発生させる
:佐賀県鳥栖市に九州国際重粒子線がん治療センターが平成25年5月開設した。
参考URL
http://www.saga-himat.jp/

A放射線診断(PET)
 
癌の転移を診断するPETのRI(FDG)を製造する為にサイクロトロンが使われる。
■小話や雑学62に詳細を記述している。

B核磁気共鳴画像法(MRI)
米国の加速器テバトロンでは大量の超電導電磁石を必要とした。
電磁石に使用される超電導線は希少で高価である。
企業努力でこれを大量生産できてはじめてMRIが産業として成り立った。
■小話や雑学62に詳細を記述している。

ページ先頭へ 前へ 次へ ページ末尾へ