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サイエンス

本来極低温下では熱を伝えないはずの絶縁体で熱伝導を確認、未知の中性子の影響か 56

ストーリー by hylom
不思議 部門より

京都大学や東京大学、茨城大学の研究グループが、米ミシガン大学、米ロスアラモス国立研究所と共同で未知の中性粒子を発見したと発表した(京都大学の発表ITmedia)。

金属には電気や熱をよく伝えるという性質がある。金属中には伝導電子と呼ばれる熱や電気を伝える電子が含まれており、これによってこの性質が生まれている。一方、電流を流さない絶縁体には伝導電子が含まれておらず、そのため絶対零度近傍では絶縁体は電気だけでなく熱も伝わらなくなる。

しかし、低温下では絶縁体となるイッテルビウム12ホウ化物(YbB12)を絶対零度近傍の0.1Kまで冷却して熱伝導率を測定したところ、この状態では本来熱伝導が発生しないはずにも関わらず、金属的な熱の伝導が行われることが分かったという。これは、この物質中に電荷を持たずに熱のみを伝える未知の中性子が存在していることを示唆しているという。

  • なるほど (スコア:5, おもしろおかしい)

    by Anonymous Coward on 2019年07月05日 6時38分 (#3646309)

    電荷を持たずに熱のみを伝える未知の中性子が存在しているかの研究に熱が入ってると

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 6時21分 (#3646304)

    準粒子のどれかがかかわってそうな雰囲気がするような

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      既知の準粒子でだと上手く説明がつかないようなので、未知の(準)粒子発見と発表しているようです。
      その生成機構とか上手くすると新しい物理の概念が得られるかも知れません。

      ここから先は私の勝手な感想です。

      太陽の中だと有機分子は存在できませんし、宇宙開闢の火の玉の中だと普通の素粒子すら存在できない時代がありました。
      準粒子はたいてい室温よりずっと低い温度でしか存在できませんが、例えば太陽系の辺縁系などにある極低温の適当に不純物を含んだ氷=彗星の核なんかに準粒子を素材とする世界があったら面白いだろう思います。

    • by Anonymous Coward

      結晶格子がもつ量子的な振動エネルギーを熱素と定義したら、電気的絶縁状態における熱素の超流動(超伝導)で説明できる。共鳴でしょ。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 6時50分 (#3646314)

    > この物質中に電荷を持たずに熱のみを伝える未知の中性子が存在していることを示唆しているという。

    中性子は既知の粒子です

    ここに返信
    • Re:hylom定期 (スコア:2, 参考になる)

      by Anonymous Coward on 2019年07月05日 7時10分 (#3646317)

      「未知の中性子」ってなんだよと思ってたらhylom案件だったのか。確かに京都大学の発表では「中性粒子」になってるしITmediaも妙な改ざんはしていない。

      • by Anonymous Coward

        つか、記事の本文の一つ目も中性粒子になっているし(もうひとつは中性子)、中途半端(苦笑)

    • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 10時28分 (#3646441)

      中性粒子と中性子の区別がつかないって、どんだけ馬鹿なんだろう。

      よく「hylomは意図的に誤字を入れている」と主張する人がいるけど、まあ違うよね。
      ただ愚かなだけ。
      もっとも、その愚かさは常軌を逸しているレベルだけど。

      • by Anonymous Coward

        そうかもしんないけど、本業の仕事をしながらここの作業もずっと続けてる人なんだろうから、言い方には気をつけなよ。
        あんたがやれって言われて、何年も続けてる途中で、一度もミスをしないなんて出来るかい?

        • by Anonymous Coward

          でも、「わざとか?」とか思うような間違いをほぼ毎回入れてくる(注意:(印象操作))のはもう職人芸と言っても良いかもしれない。

          • by Anonymous Coward

            そして指摘されても直さない

            • by Anonymous Coward

              今までに指摘されて直したこともあったよ。
              だから意図的に間違いを入れた場合には修正しないで、本当に間違いだった場合には修正してるんだよ。

        • by Anonymous Coward

          一度しかミスしない人に言うならわかる。
          でも、一度たりともミスをしないことが無い、必ずミスをする人にいう言葉ではない。

      • by Anonymous Coward

        そうだろうか?単に漢字変換の間違いならまだ無知でわからなくもないが、意図的に文節を切ったり、変換後に書きなおさない限りこんな変換をするはずがないという間違いをよく見かけないか?

        • by Anonymous Coward

          無能な働き者という言葉をご存じ? 自分が正しいと信じている完全な誤りに向けてせっせと変換し直したりしてるだけ(しかも不徹底)。なんの不思議もない

      • by Anonymous Coward

        ハンロンの剃刀に従えば当然愚かなだけという結論になるよね。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 8時10分 (#3646340)

    東京大学とロスアラモス研究所が共同研究って不思議。
    東京大学教職員組合 軍学共同反対連絡会からのお知らせ [tousyoku.org]

    ここに返信
    • by eru (12367) on 2019年07月05日 8時48分 (#3646361) ホームページ 日記

      原爆研究のために創設されたロスアラモス国立研究所と共同研究って…

      • by Anonymous Coward

        共同研究の前に研究テーマがあるんだから別におかしくはないだろ。

      • by Anonymous Coward

        ロスアラモスで原爆が研究されたのは確かだが、その後の歴史を見ると、核兵器開発推進派の科学者が分派してローレンス・リバモア国立研究所が作られ、ロスアラモスは核兵器廃絶派だった、今は知らん。

        • by Anonymous Coward

          LANLのミッションをみると、はっきり防衛省の仕事をするって書いてあるぞ。

          https://www.lanl.gov/mission/index.php [lanl.gov]
          > In addition, we perform work for the Department of Defense (DoD), Intelligence Community (IC), and Department of Homeland Security (DHS), among others.

      • by Anonymous Coward

        ロスアラモス研究所にはDARPAから軍事研究のお金入ってる。
        東大は、米国や中国の軍事研究に従事する研究所の件はスルーやね。
        あれほど防衛省の研究助成金を嫌がってたのに意味わからん。

        • by hjmhjm (39921) on 2019年07月05日 20時24分 (#3646902)

          潔癖なんやろ。穢れ思想的な。
          他人は好きにしたらええけど、自分だけは汚れ仕事をしたくないっちゅうか。

          被爆国や非核三原則やゆうてても、アメリカの核の傘には甘えてきた国やからな。
          それゆえの現実感のなさが出とるんやないか。

    • by Anonymous Coward

      京都大学も
      京都大学 軍事研究を禁止ト [srad.jp]

  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 9時56分 (#3646409)

    離脱や獲得に至らん0.5
    冷えすぎて電子雲の濃淡が強くなりすぎ金平糖が絡み合うような、一瞬他の原子に侵入するような
    感じで

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      噛み合った歯車の一つを回転させると、遠くの歯車も結構よく回転してくれると

    • by Anonymous Coward

      というか多分前提が間違ってるんじゃないかな

      この宇宙において完全なる静止状態とは
      宇宙の膨張に反して止まっているわけで
      観測者から見ると遠ざかって動いているように見える

      その状況を作って観測することは
      現状の科学力ではできないから
      想定していた前提を見直せばいいだけじゃないかな

      # 止まってかっ飛んでいくのが静止なのです

      • by Anonymous Coward

        宇宙の膨張を原子間距離で観察できるレベルだったら重力波で云々なんて言わないと思う

        • by Anonymous Coward

          そもそも原子間距離でも宇宙の膨張が働いているなら、宇宙は一体何に対して膨張してるの?
          どこを調べても「銀河団スケールまでは重力の束縛のほうが強いから超銀河団スケールにならないと宇宙膨張の効果は出てこない」とかまったく説明になってない説明しか出てこないし、ここで以前聞いたときもなんだかわけのわからんことを言われてはぐらかされた。

          個人的な結論としては、宇宙が膨張しているという結論を導くフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量では宇宙の密度分布は一様かつ等方という仮定をおいているが、星や銀河が見えるようなスケールでは当然その前提はまったく成り立っていないので、近似が成立するくらいのスケールで見なければならない、だと思っているが合っているかどうかは知らん。しかし今度は超銀河団より大きなスケールでも宇宙の密度分布に構造があるという観測結果なかったっけ? という疑問が浮かんでくるが。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 10時30分 (#3646442)

    熱を伝えなくなる、熱絶縁体になる温度が下限になるのではないだろうか。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      論文読みましょう.$9ぐらいで購入できます

    • by Anonymous Coward

      絶縁体が完全な熱絶縁体になると予想されるのは絶対零度の時なので、0.1ケルビンであっても絶対零度より上ならそれに応じた熱伝導は残ります。今回の研究結果ではイッテルビウム12ホウ化物においてその熱伝導よりずっと大きな熱伝導が見つかったというものです。
      ちなみに、絶対零度の実現はそのまま第二種永久機関の実現につながるので、多分不可能であると考えられています。

    • by Anonymous Coward

      熱伝導体になる=外部と熱のやり取りがなくなる と
      温度差がなくなる=外部と熱のやり取りがなくなる が区別できなくなるから
      熱伝導体の見た目の温度は環境温度と同一に見える。
      (温度計をくっつけても温度計は変化しない・・・放射温度計だと思うけど)

      • by Anonymous Coward

        おっと、熱絶縁体だった。

    • by Anonymous Coward

      ヘリウムが購入できないのは実際困っている。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 12時18分 (#3646514)

    電磁波が物質内部を伝わっていく仕組みが分かれば良いんじゃないか?
    また、変な粒子を仮定して説明するのか?>素粒子の人たち
    熱heatだからheatonとか?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      熱=電磁波じゃないよ

      • 放射熱なら電磁波だ。
        格子振動にも電磁波があるんじゃないかな。

        --
        the.ACount
        • by Anonymous Coward

          格子振動は具体的には、共有電子の振動ではないかな?
          電荷を持つ粒子の振動が電磁波を介して伝わるのが熱?

          • by Anonymous Coward

            一部の電子は結晶中の原子と原子を結びつけるのに使われますが、結晶中の質量のほとんどは原子の質量なので格子振動はほぼ原子の振動です。

            原子が格子振動で、熱(=原子の振動エネルギー)を隣の原子に伝えるということは、隣の原子を押したり引いたりする必要があるのですが、極低温だと原子がほとんど動いていないので隣の原子と接触を持ってエネルギーを伝える機会もほとんどなくなります。ゆえに普通の電気絶縁体は極低温だと熱伝導性が非常に悪くなります。

            ところが、イッテルビウム12ホウ化物は電気絶縁体なのに金属と同等の熱伝導性を持っている。というのがこの発見です。

            加熱された物体の一端から赤外線やマイクロ波が放出されて他端に伝わるという現象もありますが、黒体輻射の強さは絶対温度の4乗に比例するため極低温ではそういう効果も非常に小さくなります。

            恐らく研究者はこのくらいのことは既に検討済みだと思いますが、例えば、結晶中の中性原子の欠損部分が半導体中の正孔のように、結晶中を自由に動き回って熱を伝えているとか。そういう方向の現象ではないでしょうか。

            • by Anonymous Coward

              >結晶中の質量のほとんどは原子の質量なので格子振動はほぼ原子の振動です。

              原子全体は質量が大きいので、低温下では振動できない。電子がスピンじゃなくて、一定の半径で周回運動しているため、電磁波を放射しているのが熱ではないかな? コンプトン散乱でも、原子核の周囲にある電子に反射した電磁波の波長が伸びる。

              ちなみに特殊なシリコンゴムは、金属並みの熱伝導度を持ってる。ゴムは高分子なので、分子全体が振動しているとは考えにくい。

              • by Anonymous Coward

                周回しながら電磁波を放射??
                デムパの間違いでは?

              • by Anonymous Coward

                質量が大きければ低温で振動しない、んだったら色々楽だよなぁ・・・。

              • by Anonymous Coward

                黒体輻射とかそれなりのエネルギーの注入による価電子の励起といった仕組みでなく、結晶の一部に少しの熱を加えるだけで、もしもその熱が電磁波に変換されるなら、準粒子云々レベルではなく、量子力学や熱力学の教科書を書き換える大発見につながると思われます。

                ちなみに常温での熱伝導性ではありません、あくまでも0.1ケルビンといった極低温での熱伝導性です。

              • by Anonymous Coward

                電子が周回運動して電磁波を放射すると、放射によって運動エネルギーが低下して
                じきに電子の軌道が原子核に落ち込んじゃうんですけど?

    • by Anonymous Coward

      熱が電磁波という理論体系はどこに行ったら読めますか?

    • by Anonymous Coward

      物性の話なのになんで素粒子の人に文句言ってるんだろう。

      まあ、これを説明する準粒子を定義出来たら heaton と呼ぶ事は有りうると思うよ。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月05日 12時39分 (#3646530)

    小宇宙が燃えたんじゃないかな

    ここに返信
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