かくずひょう?

2015-04-12

yoshikoba_ph

みなさん、こんにちは(^^) 新潟で原子核の研究をしている、小林良彦と申します。

タイトルに書いた「かくずひょう」とは、「核図表」のことです。

今回の記事では、その「核図表」について、原子核の性質と共に、ご紹介いたします。


“読んで字のごとく”ですが、核図表とは、様々な原子核を一つにまとめた表です。

【原子核?】

本題に入る前に、原子核の紹介をさせて下さい。

この記事を読んでいる方の多くは、高校の物理や化学を履修された方でしょう。

なので、高校物理ではなく、大学物理学の視点で、原子核の基本を眺めてみます。

原子核

原子核は、原子の中心に位置するもので、陽子と中性子から成ります。

大きさは、10fmくらいです。原子(10nmくらい)と比べ、とても小さいことが分かります。

原子核をバラバラにしない力は、「強い力」です。(原子の場合は、電磁気力。)

以上をまとめて、原子核をカッコ良く表現すると、

「強い力で自己束縛する陽子中性子の有限量子多体系」

と言えます。(“自己束縛”という点も原子と異なります。)

【原子核の種類をどう表現する?】

原子の種類は、元素記号で表されます。

原子核の種類(核種)は元素記号だけでは表現しきれません。

原子核の種類

元素記号だけでは、事足りない。なぜでしょう?

それは、核種には、陽子数だけでなく、中性子数の自由度(選択肢)があるためです。

上の図では、元素記号・質量数・陽子数・中性子数を明記した一例を示しました。

元素記号と陽子数(原子番号)は一対一対応であること、

質量数は、陽子数+中性子であることを考慮すると、

これら四つの情報を、二つで表現することが可能です。

そのため、実際の研究の場面では、

元素記号と質量数のみで、核種を表現するのが慣例となっています。

【核図表?】

さて、本題です。核図表の紹介です。

それは、一つ一つの原子核(核種)を、縦軸を陽子数、横軸を中性子数で並べた表なのです。

その一部を抜き出して描いたものが以下の図になります。

核図表

核図表の視点で言うと、一つ一つのマスが同位体で、横一列が元素です。

自然界に安定に存在する原子核はおおよそ300種類あり、

不安定な原子核は、おおよそ3000種の存在が今日までの実験的に確かめられています。

多いですよね!

(10000種くらいの不安定原子核が存在し得るとする理論予想もあります。)

【核図表はどこで手に入る?】

周期表が、原子の種類をまとめた表だとすると、核図表は、原子核の種類をまとめた表です。

ただ、周期表に比べると、知名度はずいぶん低いでしょう。

そんな核図表を眺めることができるウェブサイトを以下に、二つほど紹介いたします。

◆理化学研究所仁科加速器研究センター◆

理研仁科センターは、世界最高峰の原子核実験施設RIBF(RIビームファクトリー)

を兼ね備える原子核物理学の研究センターです。

センターのウェブサイトからは、

原子核の安定性を含めた三次元的な核図表をダウンロードできます。

http://www.rarf.riken.go.jp/enjoy/kakuzu/index.html

(原子核の安定性は、高さ方向で表現されています。)

センター内には、それをLEGOブロックで表現した作品も展示されています♪

核データ

◆日本原子力研究開発機構の核データ◆

原子力機構(JAEA)は原子力の研究で知られていますが、

機構内には基礎物理学部門もあり、原子核物理学の研究もされています。

JAEAの作成した核図表のデータは、ウェブ上で公開されています。

http://wwwndc.jaea.go.jp/CN10/index.html

上記のページは、2010年版のデータですが、

最近、2014年版の核図表が作成完了を迎えたことをJAEAが発表しました。

プレスリリース→ http://www.jaea.go.jp/02/press2014/p15031202/

ウェブ上にも、近々、公開予定だそうです。

(↓紙媒体は、既に希望者に配布されています。)

核図表

【原子核の世界】

今回の記事では、原子核とその種類をまとめた核図表を紹介いたしました。

原子の一つ下の階層にあたる原子核。その多様性も、おおよそ数千にのぼります。

そんな原子核の世界を“歩く”ための地図となるものが、核図表なのです。

まさに、「原子核の世界地図」

もし、興味を持って頂いた方がいれば、

核図表と共に、原子核の世界をほんのちょっと覗いてみて下さい♪(^^)

yoshikoba_ph 新潟大学大学院生/学術振興会特別研究員

核物理学徒。サイエンスカフェにいがた実行委員。 Twitter: @yoshikoba_ph Webpage: http://yoshikoba.jimdo.com/

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