Posted in宇宙・地球 技術・工学・物理・数学 物質・化学

ヘリウムの同位体 3He

「今日の英語」は1週間お休みをいただきました。お休みの前はPlank探査機の検出器を冷やすための希釈冷凍機の話をしていました。希釈冷凍機は、3Heと4Heの混合と分留によるエントロピーの輸送を利用して冷やします。常圧では固体にならないので極低温で使えます。3Heは私が学生の時に使っていましたが、非常に高価（たしか1Lの気体が10万円）、かつ不純物としてトリチウム(3H)を含むため吸い込んではいけないという指導をうけました。今日は3Heの資源について調べてみましょう。地球上では重力が弱いので4Heと同様、失われるだけのようです。4Heは放射壊変のα線として生成もされますが、3Heはビッグバン以降…
Posted in宇宙・地球 本：TheDoorIntoSummer

プランク探査機搭載の冷凍機

Planck探査機はもう役目を終えましたが、2.726Kの黒体輻射に相当するマイクロ波を角度分解して強度分布を測定し、揺らぎの大きさを調べるのがミッションでした。このようなマイクロ波は、それより高い温度の物体からは大量に放出されますから、検出器はより低い温度に置かなければなりません。ヘリウムの同位体を使った冷凍機が必要です。 使用された多段式冷凍機の解説記事は下記です。 https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Planck_s_cooling_chain 太陽電池と制御システムが入っている高温側と、検出…
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宇宙背景輻射と宇宙の年齢

宇宙背景輻射をいろいろな方向で詳細に観測すると宇宙の年齢がわかる、というのは不思議な気がします。下記が解説です。 https://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/1996/pdf/19960805c.pdf https://astro-dic.jp/cosmic-microwave-background-radiation/ nasaの解説は画像があって分解能向上がはっきりわかります（これらの画像はモデル図ではなくて実物だと思いますが…？） https://www.nasa.gov/mission_pages/planck/multimedia/pia168…
Posted in世界の研究所 宇宙・地球

世界の研究所：ウィルキンソン探査機とプランク探査機

先週金曜日に宇宙の寿命の話をしました。現在はビッグバン以来138億年ということになっています。そのデータを取ったのが米国のウィルキンソン探査機(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP)と欧州宇宙機構のプランク探査機(Planck Surveyor)です。 https://ja.wikipedia.org/wiki/WMAP https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%AF_(%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E8%A1%9B%E6%98%9F) WMAPは打ち上…
Posted in宇宙・地球 本：TheDoorIntoSummer

The Door into Summer (10) 宇宙の寿命

金曜日は「夏への扉」を読みながら「時間」について考えることにしています。毎日暑いので、宇宙の寿命について考えると涼しくなるでしょうか。宇宙の将来についてはいくつか説があるようです。 収縮してbig bangの状態に戻る　big crunch https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%E3%82%B0%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%81 big bang の状態の手前で反転膨張に転じる big bounce https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%…
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レニウムの用途

レニウムの用途は主に合金です（単体は希少ゆえ高価）。単体の融点が3185℃と非常に高いので、高温材料に向いています。例えばNi基の単結晶タービンブレードに添加してナノレベルで規則構造を作り、疲労により粒界が成長するのを防ぎます。W-Re合金は酸化しない環境下で高温の熱電対に使われることもあります。各種電子源のフィラメントにも入っています。周期表の第６周期になると原子核の電荷が大きいので内殻電子の軌道が小さく押し込められるので速度が速くなり、特殊相対性理論の効果（質量が増える）が強く現れます。そのため、価電子のエネルギーも深くなって化学的な反応性が減少したり、逆に特殊な触媒活性が現れたりします。…
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核分裂と三人の女性科学者

レニウムの発見者とされているドイツのグループを調べていたら、Prof. Ida Noddack(Tacke)という女性研究者の貢献があることを知りました。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%83%BC%E3%83%80%E3%83%BB%E3%83%8E%E3%83%80%E3%83%83%E3%82%AF この人は原子核への中性子照射実験の生成物の議論で核分裂の可能性を初めて指摘したことでも知られています。レニウムは故郷のライン川からとっているそうです。 核分裂といえば、Prof. Lise MeitnerとProf. Otto Hahnが…
Posted in先人 物質・化学

幻のニッポニウム

レニウムといえば、幻のニッポニウムの話を避けて通れません。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%83%E3%83%9D%E3%83%8B%E3%82%A6%E3%83%A0 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%83%8B%E3%82%A6%E3%83%A0 明治40年（1908)小川正孝博士は英国のW. Ramsayの下に留学してスリランカの鉱物から化学的にレニウムの単離に成功しました。昔ですから、新スペクトルを示す塩を単離、沈殿の質量を測定し、金属の価数を仮定して原子量を算出するという地…