Menu//ボスのTwitter/物理学/アルキメデス実験

      真空の重さを計る・・・      1 ~  

          アルキメデス実験とは?

     
       

トップページNew Page WaveHot SpotMenu最新のアップロード   担当: 高杉光一 

wpe75.jpg (13885 バイト)    house5.114.2.jpg (1340 バイト)

   2024年           上から ・・・下へ   
 1月  5日 

岡田健吉‏@zu5kokd1      
   アルキメデス実験/・・・真空の重さを計る、レーザー干渉計を使った超精密な天秤(てんびん)   (ネットより画像借用)

真空の重さを計る・・・

         アルキメデス実験、とは?》 (1)

【プロローグ】 (1)


  
“参考文献”

   日経サイエンス・・・2023・12

         真空を、これまでにない高精度で測定をすることを目指す、

         「アルキメデス実験」 の準備が、イタリアで進んでいる。

                                M. ビショフ (Spektrum 誌 編集部)

                                Photographs by Fournier

                                Graphics by Jen Christiansen

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                   
 アルキメデス実験                       (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (2)

【プロローグ】 (2)

             
         
高杉光一    厨川(くりやがわ)アン        秋月茜              折原マチコ      津田真

                    

折原マチコが…

やや緊張して、インターネット正面カメラを見上げた。そして、丁寧を下げた。



明けまして御目出度うございます 」マチコが言った。

2024年の、初仕事になります…

企画担当の、里中響子さんが…


《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》


…というタイトルを、付けて下さいました。ついでに、響子さんが残した説明文借用すると、

アルキメデス実験> というのは…

重力波望遠鏡の・・・レーザー干渉計技術を使った、非常に繊細な・・・秤(はかり)

・・・> だと、いう事です。

つまり…

対生成・対消滅する・・・仮想粒子の場/真空の、重さを計る・・・天秤(てんびん)の、

実験・・・ という事の、様ですね。

ええ…

真空とは、宇宙空間超真空でも、あるわけですよね。そして、いわゆる、<ブラックホー

ルにおける・・・ホーキング放射> も、この真空中で起こっている、という事です。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1       
                             アルキメデス原理         (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (3)

【プロローグ】 (3)


あ、それから…

ええと、響子さん代わりに…

生物情報科学/バイオインフォマティックス担当/厨川(くりやがわ)アンさんが、来てく

れています。

そして…

【茜/新・理論研究所】秋月茜さんは…新理論/担当ですが、元々科学技術方面

の、担当/弁護士です。その意味では、適任という事でしょうか。弁護士ですから、社会情

の事も、守備範囲になります。

あと…

日本国内情勢も、激変しつつありますから、《My Weekly Journal》 津田・編集長

も、参加して頂きました。今年は、この5人で、スタートします。

ええ、高杉・塾長

お互いの、新年挨拶(あいさつ)も済んでいるので、さっそく、 アルキメデス実験> の、

考察に入って、いいでしょうか?」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1     
                            アルキメデスの原理           (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (4)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (1)


「うーむ…」高杉が、ユックリと、重くうなづいた。「早くも…

新年/2024年が、スタートするわけですねえ…

さて、と…

アルキメデス実験> は…

この実験に用いる原理発見した、古代ギリシャ科学者/アルキメデス(ちな)んで

付けられている、そうです。しかし、内容的には、<真空/・・・無・・・> の、重さを計る

少々、浮世離れした実験です。

おいおいと、説明しますが…

いわゆる、<真空/・・・無を計る・・・アルキメデス実験・・・> では、外部環境影響を、

極限まで排除する必要があります。量子コンピューターも、極低温冷却し、ノイズ除去

していますが、最近はこうした、外部環境遮断する技術が多いですねえ。

そうそう…

<重力波望遠鏡/KAGRA> も、極低温冷却していますし、<ハッブル ・宇宙望遠

鏡> や、<ジェームズ・ウェッブ・宇宙望遠鏡> も、赤外線ノイズ遮断するために、

液体ヘリウムは、欠かせませんねえ。

うーむ…

ジェームズ・ウェッブ・宇宙望遠鏡の方は、月軌道L2・重力バランス・ポイント投入され

ているので、ハッブル・宇宙望遠鏡の様にはメンテナンスが効きませんねえ。何か、新技術

を使っていたのだったかな?」

<アルキメデス実験> 、さあ…」マチコが言った。「例えば…

神岡鉱山 <スーパー・カミオカンデ(/・・・世界最大の、水チェレンコフ宇宙素粒子観測装置。ニュートリノ

振動実験にも使われ、2015年にノーベル物理学賞を受賞した関連施設。) の様に、鉱山跡隔離したわけ

かしら?」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
     岐阜県/神岡鉱山・・・重力波望遠鏡/KAGRA ・スーパーカミオカンデ ・ XMASS ・ カムランド (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (5)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (2)


「そうです…」高杉が、強くうなづいた。「<スーパー・カミオカンデ> も、そうですが…

<岐阜県/・・・神岡鉱山には・・・他にも、重力波望遠鏡/KAGRAや・・・

XMASS(エックスマス/・・・液体キセノン(約 -100℃)を用いて、暗黒物質の正体を明らかにすることを目的とした、検

出器。スーパー・カミオカンデと同じく、東京大学宇宙線研究所の、素粒子観測施設。) や・・・

カムランド(/東北大学の施設・・・初代/カミオカンデ跡地に作られた。カミオカンデが水チェレンコフ検出器であったのに

対し、液体シンチレータを用いることによって、より低いエネルギーのニュートリノを検出することができる。

<カムランド禅> は、世界最大の液体シンチレーター検出器/<カムランド(KamLAND)>  の内部に、キセノン136ガスを

加え、ニュートリノを伴わない二重ベータ 崩壊という、非常に稀にしか起こらないと考えられる現象をとらえ、ニュートリノとその

反物質である反ニュートリノが、異なるものか、同じものなのか、という謎 に迫る。この実験の最新の段階が2018年5月に始

まりました。800kgのキセノン136が使用されるので、<カムランド禅800> と呼ばれる測定装置は、2018年8月に完成。

世界で最大、かつ最高の感度を持つ、ニュートリノを伴わない、二重ベータ 崩壊実験の、施設。)など・・・> が、あり

ます。

スケールから言えば…

<アルキメデス実験の・・・天秤・・・> よりも、これらの方か、はるかに大きいですねえ。

しかし、最先端技術と、繊細さでいえば…

<アルキメデス実験> は、高性能/<重力波望遠鏡/LIGO、Virgo> の、10倍

干渉計精度/繊細を求められる、と言いますねえ。相当野心的実験とも言われま

す。当たれば、重力波望遠鏡のようにホームランですが、なかなか難しい実験のようです。

 

 

 1月  6日  

岡田健吉‏@zu5kokd1      
                            アルキメデス実験室の中の、カローニ (Enrico Calloni) (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (6)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (3)


ついでに、もう一言いえば…

<アルキメデス実験> 主導する、イタリア/国立核物理研究所物理学者/カローニ

(Enrico Calloni)は、イタリア/ミラノ近郊の、<重力波望遠鏡/Virgo> 建設にも、(た

ずさ)わっていた、様ですねえ。

うーむ…

“参考文献” に沿って、を進めましょう。

<アルキメデス実験> 場所に選ばれたのは、イタリア/サルデーニャ島の、閉山にな

った鉱山の様です」

「ふーん…」マチコが、うなづいた。「その点も…

<スーパー・カミオカンデ> のある、神岡鉱山廃坑と似ているわけかあ。でもイタリア

はさあ、火山噴火で埋まった、古代都市/ポンペイ遺跡(/火砕流によって地中に埋もれた古代都市。)

がある所よねえ。地震多い所じゃないのかしら?」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
               
      イタリア/サルデーニャ島・・・ポンペイの遺跡は、ナポリの近く。 (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (7)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (4)


「そうですねえ…」高杉が、アゴを当てた。「しかし…

サルデーニャ島は、ヨーロッパでは地質学的に、最も静かな場所1つだと、紹介されてい

ます。コルシカ島と共に、地中海地方地殻の中でも、特に安定なブロック上にあるそ

うです」

地図で見ると…」マチコが言った。「サルデーニャ島というのは、映画/『ゴッドファーザー』

に出てくる、シチリア島北西にあるよね。

そんなに、地盤安定しているのかしら。ポンペイ遺跡ナポリの近くで、そんなに遠くない

なのに?」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                            アルキメデス実験                       (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (8)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (5)


「ま…」高杉が言った。「それは、間違いないのでしょう…

ともかく、有史以来地震非常に少ないようです。その島の、深さ110m トンネルに、

神岡鉱山と同様な、超精密な、<アルキメデス実験の・・・真空を計る天秤(てんびん)・・・>

が、すでに、設置されているのでしょうか。

うーむ…

<大きさは・・・高さが2mで、幅が1.5mほどの・・・天秤・・・> だ、そうです。ここに、

<レーザー干渉計の超精密な技術を組み込み・・・対生成・対消滅する仮想粒子の・・・

重さを計る・・・> と、いう事の様です。

しかし…

そもそも、この実験全体風景が、まだ判然としませんねえ。まあ、おいおいと、考察して行

きましょう。

まず、アンさんこの実験中核となる、 カシミール効果> というものを、説明しても

らえますか。ココが、<真空/・・・無・・・> を、計測する、出発点になります、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1      
                            カシミール効果・・・平行な二枚の板の間に働く・・・     (ネットより画像借用)

<カシミール効果> は・・・真空中で、ごくわずかな距離で隔てられた2枚の平面金属板に、互いに引き合う力が発生する現

象。 1948年、オランダの物理学者/ヘンドリック・カシミール(Hendrik B.G. Casimir)が提唱。 10ナノメートルという、きわめて

近距離において、はじめて顕在化する微弱な力であり・・・1997年に、初めて実験的に確かめられた。

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (9)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (6)


「はい…」アンが、うなづいた。「あ、お久しぶりです…

今まで、《危機管理センター》 で、響子さんの代わりに、バイオハザード監視任務につ

いていました。<COVID‐19・パンデミック> も、ようやく一段落して、解放された感じで

す。

ええ、<カシミール効果> は、基礎物理世界コトですが、生物情報科学/バイオイン

フォマティクスと、全く無関係というコトでもありません。特に、情報科学では、」

アンさんは…」高杉が言った。「最近…光合成研究を手伝っていた様ですね?」

「はい…」アンが、微笑した。「古巣招待され…最先端覗かせてもらった、程度ですわ…

ええ、さて、<カシミール効果> ですか…」


 

 1月

  
       9日 

岡田健吉‏@zu5kokd1     
    アルキメデス実験/・・・真空の重さを計る、レーザー干渉計を使った超精密な天秤(てんびん)  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (10)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (7)


「あ…」高杉が、片手を上げた。「すみません、アンさん…

<カシミール効果> 説明してもらう前に、真空のエネルギー について、もう少し

して置きましょう。

<アルキメデス実験/・・・超精密な天秤・・・> は…

物理学史上・・・最悪とされる、理論予測を調べるために・・・設計された・・・” と、いう事

ですねえ。つまり、 宇宙を満たす・・・真空のエネルギーをめぐる・・・予測・・・

あり、物理学2本柱である、一般相対性理論 と、量子力学食い違い対立して

いる所でも、あるわけです。」

「はい…」アンが、
の後ろに、赤毛をすきあげた。

「まず…」高杉が言った。「
真空の・・・エネルギーを計算する方法は・・・2通り・・・

ある様ですね。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
         アインシュタイン方程式/重力場方程式・・・<Λgμv> が、追加された宇宙項です。   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (11)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (8)


1つは・・・宇宙論の観点から・・・

アインシュタインの、一般相対性理論の方程式/アインシュタイン方程式を使い・・・

宙の加速膨張を説明するのに必要となる・・・エネルギーを求める方法・・・ です。

もう1つは・・・場の量子論で・・・

カラッポの空間に・・・瞬間的に現れては消える、仮想粒子の総質量から・・・そのエネ

ルギーを予測する方法・・・ です。

しかし…

実は、ここで…

 
“2つの方法から・・・得られるエネルギーの値/解は・・・120桁(けた/0が、120個つく )以上も、

異なる・・・” という、厄介(やっかい)問題惹起(じゃっき)するのです。

これは笑える程明瞭食い違いです。宇宙膨張や、宇宙の終末の姿にも、重大

を持って来るわけです。しかも、これは中学生レベル計算式ではなく、一般相対性

理論 や、量子力学レベルであり、すでに確立されている概念という事ですねえ。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                    真空における・・・対生成(ついせいせい) ・ 対消滅(ついしょうめつ)  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (12)

【1/真空とは・・・カラッポの空間ではない・・・】 (9)


さあ、その上で…

“馬鹿らしいほどの・・・120桁という・・・膨大な数値の食い違いは・・・何処に、問題がある

のか・・・? と、いう事です。

そして、それを、突き詰めるために…

アルキメデス実験で・・・真空/カラッポの空間の重さを・・・精密に計測してみよう

・・・ と、いうわけです」

「うーん…」マチコが、うなづいた。「そういう事かあ…

つまり、基本的な所で、何かが、オカシイと、言うわけよねえ。これは、放置できない問題

ねえ、」

「ふーん…」アンが、
赤毛を揺らした。「<カシミール効果> も、高杉・塾長説明してもら

った方が、いいのではないかしら?」

「うん…」マチコが、
コクリとうなづいた。「でもさあ…アンさん説明聞きたいわけよね、」

「うむ…」高杉が、
微笑した。「“参考文献” に沿った説明は、ユックリやりましょう…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                            カシミール効果・・・平行な二枚の板の間に働く・・・    (ネットより画像借用)

<カシミール効果> は・・・真空中で、ごくわずかな距離で隔てられた2枚の平面金属板に、互いに引き合う力が発生する現

象。 1948年、オランダの物理学者/ヘンドリック・カシミール(Hendrik B.G. Casimir)が提唱。 10ナノメートルという、きわめて

近距離において、はじめて顕在化する微弱な力であり・・・1997年に、初めて実験的に確かめられました。

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (13)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (1)


「はい…」アンが、
を傾げた。「でも…

せっかくのリクエスト(/依頼・要求・要望)ですが私の(つたない説明をするより、正確を期す

ために、辞典を引いて置きました。この方が、良いと思いました」

「まかせます…」高杉が言い、を組み上げた。

「はい…」アンが、うなづいて、赤毛前髪を払った。「ええと…

カシミール効果> というのは…

まず…

静的・カシミール効果とは・・・

非常に小さい距離を隔てて設置された・・・2枚の平面金属板が・・・真空中で互いに引

き合う現象・・・> を、言います。

そして…

  動的・カシミール効果とは・・・

物体の加速度運動に伴って・・・量子真空(/量子力学から見た真空)から・・・光子が生成する

現象です。2枚の金属板を、振動させると、光子が生じます・・・>

…と、いう事です。


 

 1月  10日  

岡田健吉‏@zu5kokd1 
    空間から、全ての原子や電子を取り去り・・・絶対零度まで冷却したとしても・・・その空間のエネルギーはゼロにならず、

      空間内部では・・・仮想粒子や、光子の生成と消滅が・・・繰り返されています。          (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (14)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (2)


まず…

静的 ・カシミール効果> について、述ます。

これは…

金属板どうしの距離大きいと、効果極端小さくなりますが、距離小さけれ効果

測定可能大きさとなります。

例えば…

距離が、10 nm (10ナノ・メートル/原子の大きさの100倍程度 )の時・・・カシミール効果は・・・

 一気圧と、同じ力・・・を、与えます。正確な値は、表面幾何学的構造や、他の因子

にも依存する・・・という事ですわ。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                            「カシミール効果」 ・・・ 研究の歴史             (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (15)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (3)


ええと…

  カシミール効果の・・・歴史・・・> について、触れますが…

1948年/第2次世界大戦から、3年後

オランダ/フィリップス研究所(Philips /フィリップスは・・・ヘルスケア製品・医療関連機器を中心とする、電気機

器関連機器メーカーで、オランダのアムステルダムに本拠を置く多国籍企業。)の、物理学者/ヘンドリック・カシ

ミールHendrik B.G. Casimir) と、同じく、ディルク・ポルダー(Dirk Polder)が…

平行に置かれた・・・2枚の無帯電状態の金属板の間に・・・吸引力が働くことを予想し

・・・それを確かめる実験・・・” を、編み出しました。

この力を、 カシミール効果> と、呼びました。

金属板の間の電磁場は・・・2枚の板の間に・・・整数個の波が立ったモードの、重ね合

わせで表現できますが・・・量子化すると、それぞれのモードの零点振動が・・・零点エネル

ギーを持つ事になる・・・” と、いう事です。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1  
   アメリカ合衆国/二ューメキシコ州/ロスアラモス・・・ ロスアラモス国立研究所 (/1995年)  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (16)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (4)


金属板の距離を変更すると・・・それぞれのモードの振動数が変わるために・・・エネル

ギーが、変化する・・・” ことに、なります。

金属板の距離を・・・きわめて短い距離にまで接近させると・・・それらのモードは、大き

な制限を受け・・・金属板間の真空は、周囲の真空よりも、エネルギーが下がった状態に置

かれて・・・引力を生み出す・・・” と、いう事ですわ…」

「うーん…」マチコが、スクリーンボード画像を眺めた。「距離が…

極めて小さいと、吸いつくように、見えるわけかあ。よく、そんな力学を、確かめたものよね

え。しかも…真空中でかあ…」

「そうですね…」アンが、眼鏡の縁(ふち)を押した。「ええ…

1997年に…

米/ロスアラモス国立研究所(/・・・アメリカ ・エネルギー省傘下の国立研究機関。第2次世界大戦中の1943

年に、マンハッタン計画(/・・・アメリカによる第2次世界大戦中の、原子爆弾製造計画の通称。) の一環として、原子爆弾の

開発を目的として、ニューメキシコ州/ロスアラモスに創設された。軍事研究と、一般の理学・工学研究、安全保障等の社会

科学研究を、行っている。)

…の、ラモロー(Steve K. Lamoreaux)らによって、<カシミール効果が・・・実験的に計測・・・>

されて、います。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
   <カシミール効果> 不思議な量子効果/カシミール効果で、真空でも熱が伝わることが判明。 (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (17)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (5)


次に…

動的 ・カシミール効果> についても、少し触れて置きます…

“動的 ・カシミール効果を・・・初めて検証!” という、ニュースがありますね。これも、最近

ものです。

物体加速度運動に伴って…

量子真空から生成する現象を、<動的 ・カシミール効果> と、呼びまが…今回、

超高速で動くのと同等仕組みを…超伝導回路を利用した実験実現し、この効果を初

めて実証した…という事ですわ。

ええと…

Nature・・・2011年11月17日) (/世界トップクラスの総合科学誌) の、記事ですね。詳しい記事の内

容は、省略します」


 

 1月  11日  

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                             「カシミール効果のしくみ」                (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (18)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (6)


「さて…」高杉が言った。「くり返しますが…


真空とは・・・完全な空虚ではない・・・> と、いう事ですねえ。これは、ハイゼンベル

不確定性原理 が、あるからです。

量子力学 によれば…

<粒子の位置と速度を・・・同時に、正確に決定することはできない・・・> と、いう事で

す。一方の値を、より正確決定すると、もう一方の値は、より不確かにしか、分からなくな

、という事ですねえ。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                            「カシミール効果」 ・・・ 研究の歴史             (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (19)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (7)


実は…

不確定性原理は・・・エネルギーと、時間の測定・・・など・・・> にも、当てはまる

けです。これが、意味する所は、大きいようです。

量子力学 によれば…

自然界では、ごく短時間であれば・・・無/真空から・・・エネルギーを借りられる

・・・> と、いう事です。

この…

エネルギーの変動は・・・真空ゆらぎ・・・> と呼ばれ、 何処からともなく・・・

現 れては、すぐに消える・・・仮想粒子の形・・・> を、とることが多い、ようです。

この <真空ゆらぎ> は、幾つかのルールに、従います。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1  
                    大阪大学が 「光から物質を生成する過程」 を算出することに成功! (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (20)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (8)


例えば…

電荷がなかった場所に、突然、電荷が現れることはできません。<電荷保存則(/孤立系にお

ける電荷 (電気量) の総量は、恒久に変わらないという法則。) を、破るためです。

つまり…

<真空中に・・・単独で出現できるのは・・・光子などの、電気的に中性な粒子・・・>

けなのです。したがって、<電荷を持つ粒子は・・・ペアとなる反粒子と一緒に・・・出現す

るルール・・・>です。

<電子なら・・・正電荷を持つ・・・陽電子と一緒・・・> なら、出現できるわけですね、」

「うーん…」マチコが、を傾げた。「ダンス・パーティーに…ペア出席するようにかしら?」

「まあ…」高杉が言った。「そうですね…

電子陽電子が、互いの電荷相殺して、電荷総和ゼロに保つからだと、解釈されて

います。結果として、 真空は・・・激しく飛び回る短命の粒子で・・・常に、満たされて

いる・・・> ことに、なります」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   

  【1月7日/初降下】  陸上自衛隊/精鋭 ・ 第1空挺団・・・降下訓練始め。木原・防衛大臣も出席。  (ネットより画像借用)

  ★ 能登半島地震も・・・大震災の7日目。海 ・空からの、機動力が欠如。救出が難航。犠牲者の規模も、不明なままに拡大。

  ★ 被災者は・・・精鋭 ・第1空挺団の投入を待ち焦がれ、寒さの中で耐えた。★ 岸田首相は、新年会のハシゴ。木原・防衛

    大臣は、大災害 ・本番よりも、訓練を優先して出席。★ この岸田政権で・・・日本は、本当に・・・大丈夫なのか・・・?

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (21)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (9)


「ふーん…」マチコが、腕組みをし、を傾げた。

厨川アンが…微笑して、うなづいた。

秋月茜は…黙ってを聞いていた。

津田・編集長は…自分モニターで、<能登半島地震の・・・緊急情報> を、見ていた。

「ええ…」高杉が、
スクリーンボードを流した。「いいですか…

こうした <仮想粒子> というのは、検出器では捕捉できません。しかし、その存在

可能だ、と言います。その1例が、<カシミール効果を使う・・・測定・・・> なのです。

ここは、アンさんの説明重複しますが、もう一度、確認して置きましょう」

「あ…」マチコが、スクリーンボード画像を、スクロールして戻した。「ここかあ…」


 

 1月  12日 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                    真空における・・・対生成(ついせいせい) ・ 対消滅(ついしょうめつ)  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (22)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (10)


「ええと…」高杉が、上体を伸ばした。「オランダ物理学者/カシミールが…

1948年予言した、<カシミール効果> ですね。

カシミールの、計算によれば…

真空中で・・・向かい合わせに置いた、2枚の金属板の間には・・・互いに及ぼしあう、わ

ずかな重力を差し引いても・・・別の引力が、作用している・・・” という、予測ですね。

この、理由/原因は、・・・仮想粒子・・・> と、いう事ことです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1    
                            カシミール効果・・・平行な二枚の板の間に働く・・・    (ネットより画像借用)

<カシミール効果> は・・・真空中で、ごくわずかな距離で隔てられた2枚の平面金属板に、互いに引き合う力が発生する現

象。 1948年、オランダの物理学者/ヘンドリック・カシミール(Hendrik B.G. Casimir)が提唱。 10ナノメートルという、きわめて

近距離において、はじめて顕在化する微弱な力であり・・・1997年に、初めて実験的に確かめられました。

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (23)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (11)


「うーん…」マチコが、うなづいて、両手を組んだ。「やっぱり、存在するわけだあ…」

「そういうコトです…」高杉が言った。「うーむ…

2枚金属板セットがあると…

真空から・・・出現しうる仮想粒子に・・・一定の制限が、課される・・・”  と、いう事ですね。

例えば…

ある特定の、エネルギーを持つ光子は・・・金属板の間には、出現できない・・・” のです。

それは…

金属板が、鏡のように作用して・・・光子を、くり返し、反射する・・・” ためです。 特定

の、波長を持つ光子は・・・波の、山と谷が重なり・・・自分自身を打ち消す事・・・” に、なりま

す。その一方で…

別の、波長の光子では・・・波の、山と山が重なる事で・・・波が増幅される事” に、なりま

す。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
    空間から、全ての原子や電子を取り去り・・・絶対零度まで冷却したとしても・・・その空間のエネルギーはゼロにならず、

      空間内部では・・・仮想粒子や、光子の生成と消滅が・・・繰り返されています。          (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (24)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (12)

 
結果として…

特定の、エネルギーの光子が、優遇される一方で・・・別のエネルギーの光子は、抑制

され・・・そもそも・・・存在しなかったのと、同然・・・” と、なる様です」

「ふーん…」マチコが、を押し当てた。「存在しなかったのと…同然かあ…」

「うーむ…」高杉が言った。「いいですか…

つまり…

2枚の、金属板の間には・・・特定のエネルギーの値を持つ、仮想粒子しか・・・存在しえ

ない事・・・” に、なるわけです。これに対し、 金属板の外側では・・・あらゆる仮想粒子が、

出現し得る・・・” わけです。

まあ、要するに…

金属板に挟まれた、空間では・・・仮想粒子が、出現する可能性が・・・金属板の、外側

領域よりも、低くなり・・・仮想粒子の数も、少なくなる・・・” わけですねえ。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                            アルキメデス実験                       (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (25)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (13)


したがって、

金属板の、外側の仮想粒子が、相対的に多くなるわけで・・・その分、金属板に圧力が

かかり・・・金属板どうしが、押しつけられる・・・” と、いうコトのようです。

そして、この効果は、奇妙に思えるかも知れませんが、測定可能だと、いう事ですねえ。

ええ…

この、カシミール予測から…

約50年後/約半世紀後1997年に、物理学者/ラモローが…

ワシントン大学/シアトル(・・・アメリカ合衆国のワシントン州/北西部キング郡にある都市 )で、この現象/

<カシミール効果> を、実験的に、確かめています。

ここは、アン説明では…

同/1997年に…米/ロスアラモス国立研究所ラモローとなっていますねえ。ロスアラモ

ス国立研究所は、二ューメキシコ州/ロスアラモスにありますが…まあ、同じですね。両方

に、所属していたのだと、思います。

そして…

現在に…話を戻しますが…

アルキメデス実験> で、イタリア/カローニ(Enrico Calloni)チームは、<真空のエネ

ルギーの測定に・・・このカシミール効果・・・> を、使おうと考えている、わけです。


 

 1月  15日  

岡田健吉‏@zu5kokd1  
                    真空における・・・対生成(ついせいせい) ・ 対消滅(ついしょうめつ)  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (26)

【2/ カシミール効果・・・とは? 】 (14)


さて…


この
真空の・・・エネルギー は、宇宙全体重要影響を及ぼします。一般相対性

理論/・・・重力理論 では、エネルギー/質量は、“時空間を・・・曲げる・・・” と、考える

わけですねえ。

したがって…

<仮想粒子は・・・真空のエネルギーを・・・短時間変える・・・> ことによって、宇宙の形

と、進化に、影響を及ぼす…という事です。

この繋(つな)がりが、初めて明らかになった時、宇宙論研究者は、“自分達の分野の・・・大き

な謎が・・・解けるかも知れない・・・” と、期待した様ですね。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
          アインシュタイン方程式/重力場方程式・・・<Λgμv> が、追加された宇宙項です。   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (27)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (1)


これは、つまり…

<真空のエネルギー/・・・真空が持つエネルギー・・・> を表す、もう1つの方法である、

<宇宙定数・・・アインシュタイン方程式の・・・宇宙項の問題・・・> と…いうわけです」

「うーん…」マチコが、を仰いだ。「<宇宙定数> かあ…」

アインシュタインは…」高杉が言った。「20世紀初頭

1915年に…

特殊相対性理論(/1905年に発表) に続いて、一般相対性理論発表したわけですが、

彼は、直ぐに、ある問題に、気付いています。

一般相対性理論 は…

宇宙膨張を、予言しているように思えたわけです。しかし、当時天文学者達は、“宇宙

は定常的であって・・・大きさは一定であり・・・変化しない・・・” と、信じていたのです。つま

り、時代的パラダイム(/特定の時代や分野において・・・支配的な規範となる、物の見方や捉え方。)です。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
       (ネットより画像借用)      カリフォルニア州/パサデナ郊外/・・・ウィルソン山天文台   エドウィン ・ハッブル     

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (28)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (2)


その、一般相対性理論発表から、3年後

アインシュタインは、物理学基本法則を破ることなく、その <重力場方程式/アインシ

ュタイン方程式> に、<宇宙常数(うちゅう・ていすう/・・・アインシュタインの、重力場方程式の中に現れる、

宇宙項の係数)を、追加できることに、気付いたのです。

これに、“適切な、数値を与えれば・・・宇宙は、膨張も収縮もしなくなる・・・” のです。これで、

問題解決でした。

ところが…

1920年代になり…

天文学者/ハッブル(Edwin Powell Hubble)が、カリフォルニア州/ウィルソン山天文台にある、

<当時/世界最大の・・・フッカー望遠鏡・・・> を、使った観測で…

<地球から遠い銀河ほど・・・高速で、遠ざかっている事を・・・発見・・・> したのです。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                                       自転車に乗る、アインシュタイン

  名言/・・・人生とは自転車のようなものだ。倒れないようにするには、走り続けなければならない。  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (29)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (3)


これは…

宇宙空間が、実際には膨張していることを、示していたわけです。すると、アインシュタイン

は、“宇宙定数を・・・愚かしいモノ・・・” と呼び、捨て去ったわけです。

まあ…

これは、天文学史上/科学史上で、有名な話ですね。そして、さらに、半世紀以上が過ぎた

頃、またまた、新たな発見がありました。

遠方の、超新星観測などにより…

<宇宙は・・・単に、膨張しているのではなく・・・加速膨張・・・> している事を、2つ

究チームが、それぞれ独立に、明らかにしました。

この、新発見以降

<宇宙空間を・・・押し広げる力をもたらす、存在は・・・暗黒エネルギー ・・・> と、呼ば

れるように、なったわけです。

「うーん…」マチコが、コクリとうなづいた。「それが、噂の <暗黒エネルギー> なんだあ、」


 

 1月  16日  

岡田健吉‏@zu5kokd1     
                           引力/重力と・・・ 電磁気力の引力・斥力          (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (30)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (4)


「そうです…」高杉が、を当てた。「このエネルギーは…

<重力とは・・・逆の働き・・・> をして、<重力をもつ、あらゆる物体が・・・最終的に、

1つに押し潰されるのを・・・防いでいる・・・> わけです、」

「ふーん…」マチコが、を傾げた。「この逆が、重力で…

最終形態が、ブラックホールになるわけかあ。磁石同極を近づけると、反発力/斥力

働くけど、アレ似ていると、言うわよねえ…」

「そうです…」高杉が言った。「まあ、銀河空間における…

<暗黒エネルギー> と、<暗黒物質> 、そして <ブラックホール> は、これから解明

が進んで行くでしょう。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1    
                           宇宙の組成         (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (31)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (5)


ええと…

理論予測によれば、<暗黒エネルギーは・・・全宇宙のエネルギーの・・・68%・・・>

を、占めています。

この…

謎めいた形の、エネルギー説明できそうな存在として、再び注目され始めたのが、アイン

シュタイン撤回した、<重力場方程式の、宇宙項/・・・宇宙定数・・・> なのです。そ

して、<宇宙定数の・・・元は・・・真空のエネルギー> だと、考えられるようになったわけ

です。

当初…

この展開に、物理学界大喜びし、歓迎しました。

一般相対性理論 の、<重力場方程式/アインシュタイン方程式の、宇宙項・・・宇

宙定数・・・> が、真空中出現する、<仮想粒子> <エネルギー> を、証明する

様に、思えたからです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1     
       (ネットより画像借用)      カリフォルニア州/パサデナ郊外/・・・ウィルソン山天文台   エドウィン ・ハッブル     

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (32)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (6)


「その…」マチコが言った。「期待は…見事に…裏切られたわけだあ…」

「まあ…」高杉が言った。「くり返しになりますが、期待は、非常に、大きかったわけです…

ともかく…

<物理学の2本柱/・・・相対性理論と量子論/量子力学の・・・2本の決して交わるコ

トのなかった鉄道レールが・・・ここで、仲良く一本化されて・・・モノ・レール(単軌鉄道(たん

きてつどう)・・・1本の軌条により、進路を誘導されて走る、軌道系交通機関。)になり・・・宇宙の加速膨張を・・・

見事に説明する・・・> かに、見えたからです。

しかし…

この喜びは、またまた、長続きはしなかったわけです。アインシュタインも、<宇宙項/・・・

宇宙定数・・・> も、ため息連続ですねえ…」

「つまり…」マチコが言った。「こういうコトよね…

相対性理論での・・・宇宙膨張の、観測値から導かれる・・・宇宙定数の値/真空

エネルギー ・・・> と…

量子力学の・・・仮想粒子の計算にもとづく・・・真空のエネルギーの値・・・> は…

“120桁(けた/・・・0が、120個つく値。 も、違っていたわけかあ…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                            雷は、電気・・・ フランクリンのライデン瓶による実験   (ネットより画像借用)


《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (33)

3/仮想粒子と、宇宙定数との・・・大きな乖離とは? 】 (7)


「その通りです…」高杉が、言った。「やはり…

<物理学の・・・2本の鉄道レール/2本柱・・・> は、ここでも、交わることは無かったわ

けです」

「でも、さあ…」マチコが言った。「私なんかが言うのも、何だけど

どうしてこんなに、大きく違うのかしら?」

「まあ…」高杉が、を合わせた。「そこで…

アルキメデス実験で・・・真空の重さを・・・直接・・・計ってみよう・・・> ということに、

なったわけです」

「ふーん…」マチコが、大きくを傾げた。「これは、それで…短絡的な話よねえ…

そんな事が、本当に、可能なのかしら?」

「まあ…」高杉が、笑った。「だから、野心的と言うわけです…

こうした野心的なことが、時代を切り開いて行くわけです。

【茜/新・理論研究所】 の、秋月茜さんなら、よく分かると思いますが、」

「あ…」茜が、不意を突かれ、微笑した。「そうですね…野心的な、新理論を扱っていますか

ら、」

「うーむ…」高杉も、を崩した。「かつて

ベンジャミン・フランクリン( Benjamin Franklin/1706年~1790年・・・アメリカの政治家、物理学者)

は、電気だと実証するために…凧糸に伝わる電気を感じとって…正体確かめた

言われます。まあ、現代では推挙できない実験ですが、大した勇気必要とする、野心的

実験です。

同様意味で…

<アルキメデス実験> は、極めて、野心的だという事です。カラ振りもあるでしょうが、当

たればホームランですね…」


 

 1月  17日   

岡田健吉‏@zu5kokd1   
 ブラックホールに、暗黒エネルギーが蓄積されるという・・・最初の観測的証拠が見つかる! (ネットより画像借用)    秋月茜

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (34)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (1)


「いいですか…」茜が言った。「<量子論から導かれる・・・真空のエネルギーの値が、正

しい・・・> なら…

<この膨大なエネルギーが・・・宇宙膨張に与える効果を、何かが抑えていること・・・

に、なりますわ。

もし、コレが…

<暗黒エネルギーの・・・本当の値・・・> だとすると、宇宙空間は、はるかに早いペース

で、膨張しているはずです。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                                                      (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (35)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (2)


一方…

<相対性理論/宇宙論から得られる値が・・・正しいとするなら・・・真空のエネルギー

への、仮想粒子の寄与が・・・大幅に、過大評価されている・・・>  ことに、なります。

でも…

<真空ゆらぎ> と、<仮想粒子> 存在するということは、<カシミール効果が・・・実

証・・・> されてからは、広く認知されていますよね。

その事から、<量子論で予測される・・・真空ゆらぎの強さ・・・> が、完全に、間違って

いる事も、あり得ない、という事ですわ。

                                                              (ネットより画像借用)


岡田健吉‏@zu5kokd1  
                     真空における・・・対生成(ついせいせい) ・ 対消滅(ついしょうめつ)   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (36)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (3)


【量子論/・・・量子力学・・・】 そのものも…

数々の実験によって、非常高い精度確証されている、物理学大黒柱の1本ですね。

<素粒子の・・・標準モデル/標準理論・・・> が、揺れていますが、包含・超越モデル

模索されているわけで、その基礎は、グラついていません。

さあ、そこで…

仮想粒子が・・・

実際には・・・私達が想定する形では、重力を及ぼさないがゆえに・・・真空の重さに及

ぼす影響が・・・予想と異なっている、可能性は無いだろうか・・・?>

…と、いう事ですね?」

                                                              (ネットより画像借用)


岡田健吉‏@zu5kokd1     
                       <量子のゆらぎ>  によって、真空中でも熱が伝わると判明 ・・・   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (37)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (4)


「うーむ…」高杉が、を当て、アゴをひねった。「 仮想粒子が・・・

重力に対して・・・どの様な、振る舞いをするのか・・・> は…

これまで、直接・測定された事は、無いわけですねえ。

1部の、科学者達は…

仮想粒子が・・・通常の粒子とは違った形で、重力を受ける可能性を・・・示唆・・・>

して、います。

例えば…

1996年に…

イスラエルベン=グリオン大学カガノビッチ(Alexander Kaganovich)と、グエンデルマン(Eduardo

Guendelman)は…

真空ゆらぎには・・・重力作用がないとする・・・理論モデル> を、考案しています。


 

 1月  19日  

岡田健吉‏@zu5kokd1    
                             超弦理論とブレーン世界       (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (38)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (5)


この <理論モデル> は…

空間3次元と、時間1次元の他に、余剰の次元がある場合に、成り立つ可能性があります。

この隠された次元が、微小スケールで重力振る舞いを、変えているのかも知れない…

という事ですねえ。

しかし…

アルミニウム白金などで、原子核質量差に、<量子ゆらぎが・・・利いている・・・>

いう、議論もあります。

これらは…

<仮想粒子> がもたらすエネルギーが、通常粒子同様に、原子核全体重量質量に、

影響をもたらす事の、根拠の1つになっている…様ですねえ、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                             <アルキメデス実験>                   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (39)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (6)


「うーん…」マチコが、腕組みをした。「アルミ白金原子核に、<量子ゆらぎ> が、利い

いるんだあ…そんなコトが、あるんだあ…」

「まあ…」高杉が言った。「<アルキメデス実験の・・・理論面の、計画策定・・・> に関わ

った、ロヴェッリ(Carlo Rovelli)  は…

<これを示す、明らかな兆候はあるが・・・直接的な証拠は・・・今の所ない・・・> と、

言っている、様ですねえ。

ええ、ともかく…

<仮想粒子> が…

通常物質と同様に・・・重力相互作用をする事を・・・証明・・・> するために、<ア

ルキメデス実験> チームは、 カシミール効果> 応用して、 シンプルな天

秤装置で・・・仮想粒子の重さを・・・計ろう・・・> と、考えているわけです。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
  <アルキメデス実験の・・・心臓部/天秤棒・・・> 指さしているのは、実験を主導する、カローニ   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (40)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (7)


「はい…」茜が、うなづいた。「それにしても…微妙な秤
(はかり)ですね…」

「ええ…」高杉が、マチコの方を見た。「この…

<問題の・・・天秤(てんびん)装置・・・> について、説明しましょうか。画像を出してもらえる

かな…」

「はい…」マチコが、スクリーンボードコントローラーを取り上げた。

そして、用意してあるモザイク画像の中から、<アルキメデス実験の・・・心臓部>画像

を見つけ、まずソレ拡大した。カローニが、天秤棒を指差していた。それから、レーザー干

渉計を使って計測する、天秤の全体図を、拡大した。

「ええ…」高杉が、天秤
(てんびん)図面を眺めた。「この天秤は…

外枠で囲まれている、真空容器の中に、全体が納められる、わけですね。計る検体は、

であり、<空気を抜かれた・・・真空・・・> です。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                            ホーキング放射               (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》 (41)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (8)


まあ、イタリア/サルデーニャ島洞窟に作られる真空ですが…

これは、東京でもいいわけですし…<ブラックホールの重力半径・・・ホーキング放射/

対消滅の起こっている空間/事象の地平面・・・> でも、いいわけですね、」

「でも…」茜が
微笑した。「<ブラックホールの・・・事象の地平面・・・> は、イメージです

わ。直接的検証対象にはなりません」

「はは…」高杉が、笑った。「そりゃ、まあ…そうですね…

ソコ宇宙空間でも、同じだという事です。うーむ…要するに、計測する検体は、物理空間

そのものです。何処でもいい、というコトです。


 

 1月  20日  

岡田健吉‏@zu5kokd1    
                           アルキメデス実験の天秤   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (42)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (9)

 
ともかく…

イタリア/サルデーニャ島洞窟に、防塵シートがかけられた、<アルキメデス実験の・・・

実験装置> が、準備されました。これで、<空間を満たす・・・仮想粒子の重さを・・・測

定・・・> しよう、というわけです。

くり返しますが…

<天秤/アルキメデス実験装置> は…

真空容器の中に、収められているわけです。これは、<カラッポの円筒形の容器で・・・何

重もの断熱層で覆い・・・内部を極低温に保ち・・・外部環境からの影響を・・・遮断・・・

しています」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (43)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (10)


「しかも…」マチコが言った。「
サルデーニャ島洞窟で、地震なども極めて少ない…わけか

あ、」

「そうです…」高杉が言った。「こうした、
幾重もの防壁必要なのは、科学者達探し求め

いるものが、非常微弱信号だからです。

<カシミール効果> が、生じると…

天秤の、一方に吊り下げた・・・

実験資料内部の・・・仮想粒子の数が変化し・・・それによって、実験資料の重さが・・・

微妙に変化・・・>

…します。

そして、“その際に生じる・・・天秤の僅かな動きを・・・検出・・・ するわけです…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1     
                             カシミール効果・・・平行な二枚の板の間に働く・・・    (ネットより画像借用)

<カシミール効果> は・・・真空中で、ごくわずかな距離で隔てられた2枚の平面金属板に、互いに引き合う力が発生する現

象。 1948年、オランダの物理学者/ヘンドリック・カシミール(Hendrik B.G. Casimir)が提唱。 10ナノメートルという、きわめて

近距離において、はじめて顕在化する微弱な力であり・・・1997年に、初めて実験的に確かめられました。

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (44)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (11)


「ふーん…」マチコが言った。「
<カシミール効果> で…

<仮想粒子の・・・数が変化・・・> するのを、天秤で計り…その非常微細変化を、

ーザー干渉計検出するわけかあ…」

「そうです…」高杉が、うなづいた。「そこから…

<量子真空
(/量子力学から見た、真空 )の・・・仮想粒子や・・・真空ゆらぎ・・・> などの、考察

が進めば、加速膨張宇宙増大して行く、<真空エネルギーの・・・姿/実態・・・> も、

分かって来るのかも、知れませんねえ。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1  
                                                             (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (45)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (12)


実験チームの、ポスドク研究者/エリコ
(Luciano Errico)は、こう言っています。

<実験の・・・

基本的な原理そのものは・・・何十年も前から知られていた。実行に、何故こんなに長

い時間がかかるのか・・・私自身、初めは、不思議に思った・・・>

…という事です。

ええ、1929年

物理学者/トルマン
(Richard Tol man)は、ある形態エネルギー(/…トルマンは熱に注目した…)につ

いては、その重さを、計測可能ではないか…と、考えました。


 

 1月 22日    

岡田健吉‏@zu5kokd1  
                             アルキメデスの原理              (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (46)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (13)


その
70年後に…

<アルキメデス実験> を、主導するカローニは、この考えをさらに進めたわけです。物理

学者/ワインバーグ(Steven Weinberg)技術論文を読み…

仮想粒子の・・・重力への寄与を・・・アルキメデスの原理 を使って・・・測定・・・>

する事を、思いついたと言います。

「ふーん…」マチコが言った。「
アルキメデスの原理” を、改めて、調べたんだけどさあ…

それは…

  物体を液体に沈めると・・・その物体が押しのけた液体の重さに等しい・・・上向きの、

浮力を受ける・・・”

…と、いうものよねえ、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
<アルキメデス実験> の装置を設置する空洞。イタリア/サルデーニャ島/閉山した鉱山の地下深部。 (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (47)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (14)


「そうですねえ…」高杉が、を見た。「“参考文献” によれば…

仮想粒子に・・・

重さがあるなら・・・真空中にある、金属板で挟まれた空洞は・・・浮力を受ける・・・>

はず、です。

この空洞は、本質的に・・・

仮想粒子が豊富に存在する、通常の真空が・・・仮想粒子の、より少ない、軽い真空で

・・・置き換えられている・・・> と、言えます。

浮力は・・・

仮想粒子の、密度によって決まり・・・浮力の強さを測定すれば・・・仮想粒子の、重さが

分かる・・・> わけです」

 カシミール効果  プレートの間では、許容される仮想粒子の波長が、プレートの外側よりも、少ない。 (ネットより画像借用)


岡田健吉‏@zu5kokd1    
   アルキメデス実験の天秤 ・・・全体が真空容器に入り、ノイズ遮断のため、極低温に冷却される。  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (48)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (15)


「ふーん…」マチコが、ユックリとうなづいた。「納得するには、少し時間必要ねえ…」

「そうですね…」厨川アンが、うなづいた。「瑕疵(かし/きず。欠点。あやまち)は、ないのか。基本

構造を、シッカリ確認して置く所、ですね、」

うん!」マチコが、短く、うなづいた。

「さて…」高杉が言った。「いいですか…

“真空容器内で・・・この浮力を測定“ するために、“異なる物質” で作った…

2つの、実験試料を・・・

高さ2m 、 横幅1.5m の天秤に吊り下げて・・・1方の試料内で、カシミール効果を起

こす・・・>

…わけです。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1  
   試作装置  全体が、真空容器の中に入る・・・ 検出感度を見積もるため、地上試験をしている所。 (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (49)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (16)


測定の、ためには…

一定の時間間隔で・・・

両方の試料を・・・約4℃の温度幅で・・・加熱・冷却をくり返す・・・> 様ですねえ。

この温度変化によって…

一方の試料は・・・

超伝導状態(/電気抵抗ゼロで、電流が流れる)と・・・絶縁状態(/電流が容易に流れない)の間を、行き

来する・・・> のに対し…

もう1方の、試料は・・・

温度変化を受けても・・・常に絶縁状態が・・・保持される・・・> 様です。


 

 1月  23日  

岡田健吉‏@zu5kokd1    
                           アルキメデス実験の天秤   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (50)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (17)


ちなみに…

前者の試料は・・・

超伝導状態になると・・・先に述べた、2枚の金属板で挟んだ空間と同様に・・・内部に

出現する、仮想粒子の数が・・・変化・・・> します。

そのため…

資料に加わる浮力は・・・周期的に、強まったり弱まったり・・・> する、様です。こ

の、 浮力の変動によって・・・天秤は、両端に子供の乗ったシーソーの様に・・・ 一

定の時間間隔で・・・振動する事になる・・・> 様です」


 

岡田健吉‏@zu5kokd1  
              銅酸化物・高温超伝導・製品/・・・有限会社ケイ・アンド・アールクリエーション  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (51)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (18)


「ふーん…」マチコが言った。「それが、 アルキメデス実験の・・・中身・・・> なんだ、」

「ええ…」高杉が言った。「<アルキメデス実験> を、計画するにあたり…

“均一かつ、迅速に・・・加熱・冷却ができ・・・同時に、カシミール効果が強く現れる材料・・・”

を、見つけ出す必要がありました。幾つか候補検討した結果、 銅酸化物・高温

超伝導体の・・・結晶・・・を、選びました。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
 アルキメデス実験の天秤・・・レーザー干渉計を使って検知/・・・天秤棒のわずかな傾きを測定する。  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (52)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (19)


そして…

出来あがった試料は、 直径約10cm 、厚さ数mm の ・・・円盤状・・・> になった

様です。しかしこの、高温超伝導体で、<カシミール効果> 現れることは、まだ証明

れていないそうです。が、科学者達は、現れる方に賭けている、と言います。

まあ、これだけの野心的実験をするわけですから、十分な根拠があるのでしょう…」

「そうですね…」厨川アンが、眼鏡の縁をかけた。「そう思います…」

「ええと…」高杉が言った。「次に…

アルキメデス実験の・・・全体風景・・・> を、考察して見ましょうか。

まず、実験では…

 

岡田吉‏@zu5kokd1  
       この真空容器の外側に、さらに2つの容器が被せられ、外部のノイズを遮断する、様です。  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (53)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (20)


秤/天秤が・・・真空容器内で・・・自由に動くように設置・・・します。そして、

容器内を・・・絶対温度90k/約マイナス183℃ 以下に・・・冷却・・・ します。

ええと、そして…

この、
真空容器は・・・さらに2つの、大型の金属容器に・・・収められる事・・・

になります。 2つの内・・・内側の容器と、真空容器の間には・・・液体窒素が充填

・・・ されます。

さらに…

もう1つの・・・外側の容器との間は・・・空気を抜いて・・・魔法瓶の様に・・・

る様ですねえ。この断熱層が無ければ、内側の容器は、直ぐに温度が上がってしまう、と

いう事です。前にも触れましたが、こうした辺りは、量子コンピューターと、似ていますねえ。


 

 1月  24日  

岡田健吉‏@zu5kokd1  
                           アルキメデスの原理/・・・浮力を、直接計ってみよう・・・  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (54)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (21)


ええ、実験装置全体サイズは…

<高さ・幅・奥行が・・・ともに、約3m・・・ であり…<重さ・・・数トン・・・> と言います」

「ふーん…」マチコが言った。「ただの、精密な秤
(はかり)と思っていたけど…

それを外部環境から遮断するために、真空容器と、内側容器と、外側容器必要になり…

1辺約3m ほどの立方体で…総重量数トン、になる…わけかあ、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
                            アルキメデス実験室の中の、カローニ (Enrico Calloni)  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (55)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (22)


「ふーむ…」高杉が、を当てた。「その様ですねえ…

<アルキメデス実験> 主導するカローニらは…

2002年に…

様々な種類実験系での、<浮力の強さを・・・計算する・・・理論モデル・・・> の、開発を、

始めている様ですねえ。

その結果…

“現実的な実験で生じる・・・浮力の強さ・・・” は、<約10の・・・マイナス16乗N
(ニュートン

・・・/力の単位。地上にある、1kgの物体に働く重力は・・・9.8N。)…だと、分かった様です。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1    
   真空中で・・・対生成(ついせいせい)・対消滅(ついしょうめつ)する・・・仮想粒子の、重さを計る・・・ (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (56)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (23)


これほど、小さな力を、測定するのは、“細胞内の・・・DNAの重さを計ろうとする様なものだ”

と、言っています。

<とんでもない、微少量だ・・・

しかし、今から10年前・・・重力波が、検出できる様になるとは・・・ほとんど、誰も信じ

ていなかった・・・>

…と、イスラエル/ワイツマン科学研究所の、レオンハルト
(Ulf Leonhardt)は、話しているそうで

す。実際…

2015年の…

重力波・初検出を開いた、<重力波望遠鏡の・・・観測技術・・・ が、<アルキメデ

ス実験が狙う・・・微小な重さのシグナルの検出に・・・役立つ可能性・・・> が、ある、と

いう事です。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1    
 アップグレード作業のために、屋根の一部が持ち上げられている、<欧州の重力波望遠鏡/Virgo>  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (57)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (24)


ちなみに…

カローニ自身が、<イタリア/ミラノ近郊にある・・・欧州共同・重力波望遠鏡/Virgo

・・・> 建設に、参加しています。

前出の…

ポスドク研究者/エリコは…

重力波の・・・精密観測のために開発された・・・超高感度の装置があるからこそ

・・・私達の、この様な実験が・・・可能になった・・・>

…と、話しています」

カローニは…」厨川アンが言った。「この感触を、探るために、<重力波望遠鏡/Virgo

建設に、参加していた様子ですね、」

「うーむ…」高杉が言った。「結果的に、その様になっています…

本当の所は、聞いて見なければ分かりませんが…」

「そうですね…」アンが、うなづいた。

「あ…」茜が、片手を上げた。「直接、関係のないコトですが…

<重力波望遠鏡/LIGO(アメリカ・・・2基) - Virgo(イタリア)  - KAGRA(日本) の・・・次期観測

が、迫っていますが…

2024年1月1日/元旦夕刻の、<能登半島地震> で、<日本の・・・KAGRA> に、

が出ている様ですわ。

ええと、関係者コメントです…


  

   < KAGRA の状況/・・・能登半島地震・・・>
 
                             (2024年/ 1月15日)


2024年1月1日に発生した・・・

能登半島地震による、KAGRA施設への影響について、現在調査しています。幸いにし

て、人的被害やトンネルの崩落といった、KAGRA施設の深刻な被災は、確認されてい

ません。

しかしながら、KAGRAの重力波検出器は、地面からの振動による雑音を減らす防振装

置に、大きな影響を受けていることが、判明しつつあります。

影響の全容はまだ明らかになっていませんが、これまで調整を進め今年春に予定してい

た、KAGRAの観測運転再開が、遅れることは避けられない見通しです。今後、更に被

災状況の把握を、進めていきます。


…という事です、」


 

 1月  26日  

岡田健吉‏@zu5kokd1 
   <アルキメデス実験>  左/天秤棒か、水平の時の干渉計  右/天秤棒が傾いた時の干渉計   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (58)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (25)


<アルキメデス実験> では…


目標とする・・・天秤の微小な振れを、検出するために・・・2つの、レーザー光学

系> を、用いる予定だと言います。

そして、それらは、 重力波望遠鏡に組み込まれている・・・レーザーと、鏡からなる、

光学系・・・> に、かなり近いものの様です。まあ、ここは、<重力波望遠鏡・・・レーザー

干渉計・・・> に、近いという事ですね、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
   <アルキメデス実験の・・・心臓部/天秤棒・・・> 指さしているのは、実験を主導する、カローニ   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (59)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (26)


「でも、さあ…」マチコが言った。「<重力波望遠鏡は・・・3km~4kmの・・・巨大なレー

ザー干渉計(/LIGO は、直交する基線長4000m 、Virgo とKAGRA は3000mよねえ。<アルキ

メデス実験> では、こんな小さな容器の中で、それを作り上げるつもりかしら?」 

「うーむ…」高杉が、うなづいた。「そうですねえ…

まあ、

“参考文献・・・日経サイエンスの、論文記事レベル・・・” では、そうした深い領域までは、

していない様です。研究が進めば、そうした事も、明らかになって来ると思います。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1   
            ビーム・スプリッター には・・・キューブ・タイプと 、プレート・タイプの2種類がある。   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (60)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (27)


ええ、を進めましょう。

2つ・・・レーザー光学系・・・> の内…

1方の・・・レーザー光学系 は…

レーザー・ビームを、<ビーム・スプリッター (beam splitter/光束を2つ (/場合によってはそれ以上)

分割する光学分野の装置。ビーム・スプリッターに入射した光の、一部は反射し、一部は透過する。偏光成分を分離できるもの

もある (/偏光ビームスプリッター)。光学ピックアップ 、反射型液晶プロジェクタ 、光通信機器 、光子乱数発生器 、などに用

いられる。反射光と透過光の強さが、ほぼ1:1のものを、ハーフミラーと呼ぶ。また、ある程度の面積をもつ板状のものを、こう

呼ぶ場合もある。)を使って、2分割し、天秤棒両端に向かわせます。

その両端には、が取り付けてあり、ビーム反射させます。

ちなみに…

干渉計とは・・・

可干渉光を、ビームスプリッターで、2つに分けて・・・2つの光路に通し・・・後に、両者

を干渉させ・・・光路長のわずかな差を・・・検出・・・>

…する、ものですね。

干渉計は…

1個の、ビーム・スプリッター/ハーフミラーと、2個の鏡から構成されています。ビーム・スプ

リッターを、逆に通せば、統合され、条件により干渉します」

「うーん…」マチコが言った。「<重力波望遠鏡> と、同じわけだあ…」

「そうです…」高杉が言った。「ええと…

ビームはその後…別の鏡統合され検出器へと向かうわけですね…

天秤棒が・・・釣り合っていて・・・水平・・・ なら…

分割された2つビームは、厳密に、同じ距離を進むわけです。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
  アルキメデス実験の天秤・・・レーザー干渉計を使って検知/・・・天秤棒のわずかな傾きを測定する。  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (61)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (28)


一方…

天秤棒が・・・ 一方の側に・・・わずかに傾いている・・・ と…

2つビームが進む距離が、微妙違って来るわけです。この場合、2つビーム再統合

すると、ビームを構成するレーザーの波の、山と谷がズレて、検出器捉えた強度が、以前

とは異なるもの、になるわけです」

「うーん…」マチコが言った。「つまり、光の波動性が・・・干渉・・・する、わけかあ…」

「そうです…」高杉が、うなづいた。「 このシステムは・・・天秤の釣り合い状態から

・・・極めて、わずかな傾きも・・・検出・・・> する、様です。

 

 

 1月  27日  

岡田健吉‏@zu5kokd1  
  真空中で・・・対生成(ついせいせい)・対消滅(ついしょうめつ)する・・・仮想粒子の、重さを計る・・・  (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (62)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (29)


ええ…

< 2つの内・・・

  う1つの・・・レーザー光学系・・・> は…

天秤棒に・・・大きな動きがあった場合・・・その傾きの方向を・・・測定・・・> しま

す。

うーむ…これは、どういうコトでしょうか?

<室温で作動する・・・簡易版/試作装置・・・> はすでに、非常高い実験精度を、

している様子ですねえ。<アルキメデス実験の・・・本番に用いる装置の・・・性能・・・

にも、期待が持てる、と言っています。

これだけしか、説明がありません。まあこれも、その内に、詳しいコトが分かって来ると思い

ます。まだ、全てが、組み上がっている状況ではありませんから。

しかし…

こうした・・・高精度の測定システムを持っしても・・・アルキメデス実験は・・・非常に、困

難を極めるだろう・・・ と、予想されています。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1  
                                                      (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (63)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (30)


マサチューセッツ工科大学物理学者/スディール
(Vivishek Sudhir) は…

この様な実験では・・・周りの世界全体が・・・邪魔をして来る・・・>

…と、言っていますねえ、」

「そうですね…」アンが、赤毛を揺らして、言った。「量子コンピューターの、開発当初

“イオン・トラップ(/原子から、1個の電子を取り去って生じるプラス電荷のイオンを、電圧によって真空中に閉じ込めたも

の。これを、レーザー冷却という手法によって、熱運動できない状態を作り出すと、イオンは “トラップ” の中に、ほぼ完全に静止

します。この極めて安定した状態のイオンに、量子的な操作を加えることで、複雑な計算を実現しようというものです。

 イオントラップによる、量子情報処理の出発点は、1995年までさかのぼります。イオントラップを利用した、2量子ビットの
“量

子演算ゲート” が実現され、研究が続けられています。

一方・・・

量子コンピューターの、“超伝導方式” は、21世紀の到来と前後するように、頭角を現しています。グーグル社が2014年に、

開発チームを結成しました。その5年後の論文で、「量子超越を・・・実証した・・・」 と宣言したことで、量子コンピュータが世間

の注目を浴びることになりました。

 これから・・・

超伝導方式が先頭を走り続けるのか・・・あるいは、イオントラップなど別の方式が・・・追い付き、追い越す時が、やってくるのか、

という状況です・・・)で・・・量子ビット(/量子ビット(quantum bit, Qbit)は、量子情報の最小単位。従来の情報量の単位 

bit” に対する単位の表現としては、(quantum bit) と書くよりは Qubit/キュービット ・ キュビット ・ クビットなど)と書くこと

が多い。)を作る時・・・” もそうでした。

量子ビットは、隔離・極低温遮断しますが、周囲環境の全てが、襲いかかって来ますわ。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                            イタリア/サルデーニャ島         (ネットより画像借用)        マチコ

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (64)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (31)


<アルキメデス実験 は…

量子技術を使うわけでないようですが、 仮想粒子の重量を・・・アルキメデスの原理

で・・・計測・・・ しよう、というわけですから、“そのレベルの・・・話・・・” ですね…」

「ふーん…」マチコが、アンを見て、うなづいた。

「ええ…」高杉が言った。「さて…

<アルキメデス実験に使う・・・天秤(てんびん)・・・> が…

外部環境の、影響を受けない様にするには、まず、地震活動の少ない場所必須でした。

それで、イタリア/サルデーニャ島の、旧鉱山が選ばれました。ですから、人工的ノイズ

からも、遠くなりますね、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1 
    XMASS実験/・・・液体キセノン(約-100℃)を用いて、ダークマターをの正体を明らかにする。   (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (65)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (32)


イタリアも…」マチコが言った。「日本も…

先進工業国で、地震の多い国だけど、そういう場所があるモノなんだあ。日本は、<スーパ

ー・カミオカンデ(/ニュートリノなどの観測により、素粒子・宇宙の謎の解明を目指す実験装置。)や 、XMASS

(エックスマス/暗黒物質の調査を目的とした、東京大学宇宙線研究所の素粒子観測施設。) や、カムランド(/東北

大学大学院・理学研究科・付属ニュートリノ科学研究センターによる、反ニュートリノ検出器。初代カミオカンデの跡地に建設。原

子力発電所からの、反電子ニュートリノを観測することで、180kmという長距離で起こる、量子力学的な現象であるニュートリノ

振動を、見事に観測しました。)、そして、重力波望遠鏡/KAGRA> のある…

日本列島中央部の、岐阜県/神岡鉱山だけど…」

「そうですねえ…」高杉が、ユックリとうなづいた。「ええと…

一方、<アルキメデス実験> を行う予定の、サルデーニャ島廃坑は、実験室というより、

古代遺跡のようだ、と言います。

 

 

 

 

 1月  29日  

岡田健吉‏@zu5kokd1 
                                                       (ネットより画像借用)

《真空の重さを計る・・・アルキメデス実験、とは?》   (69)

4/天秤で、宇宙を計る・・・とは? 】 (36)


では…

レーザービームを全ての光学部品に、正確に当てるための校正作業は、どのぐらいかかったかと言うと…こう言っています。

〈実は…

30分しか、かからなかった。何もかも正確に設計していたので、調整する角度幅は、数度しかなかったからだ。全てが思い通りにうまく行った時、嬉し泣きしそうになった…」

「うーん…」マチコが、頭に手を当てた。「分かるわよねえ…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1