国際宇宙ステーション
物質の第5の状態 / Pixabay

 物質の状態といえば、まず気体・液体・固体が思い浮かぶだろう。詳しい人なら、さらにプラズマも指摘するかもしれない。

 だが、それ以外にも第5の状態がある――それを「ボース=アインシュタイン凝縮(BEC)」という。
 
 大量の原子を絶対零度近くにまで冷却したときに、それらが突然最低エネルギーの状態に落ち込む状態のことだ。そのとき、原子は1つのいわば「超原子」として振る舞うようになる。

 そしてこのほど、カリフォルニア工科大学(アメリカ)の研究チームが、このボース=アインシュタイン凝縮を宇宙で作り出すことに成功したそうだ。
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ボース=アインシュタイン凝縮の問題点


 ボース=アインシュタイン凝縮が初めて作られたのは、25年前のことだ。今では世界中の研究所で生成されているのだが、1つ大きな問題があった――重力だ。

 この状態を作り出すには、レーザーで原子を絶対零度近くにまで冷却し、それを磁気光学トラップで捕捉しなければならない。ところがその制御はとにかくデリケートで、地球の重量によってすら邪魔されてしまう。

 そこで地上よりもずっと重力が弱い国際宇宙ステーションでボース=アインシュタイン凝縮を作り出すべく、2018年に国際宇宙ステーションに持ち込まれたのが「コールド・アトム・ラボ」というNASAの実験設備だ。

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Pixabay

重力の弱い宇宙ステーションで分析を可能に


 地球上では重力があるために、ボース=アインシュタイン凝縮によって出現した超原子を分析できるのはわずか数十ミリ秒だけだ。

 しかし今回、国際宇宙ステーションでコールド・アトム・ラボを利用したところ、1秒以上分析することができたという。

 さらに微小重力下では、原子を捕捉するためのエネルギーが少なくて済む。それはボース=アインシュタイン凝縮をより低い温度で実現できるということである。温度が低ければ、量子の不可思議な効果をいっそうはっきり観測することができる。

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image by:NIST/JILA/CU-Boulder

自然の仕組みを解明するツールとして


今回の研究ではボース=アインシュタイン凝縮はルビジウム原子で作られた。

 研究チームのロバート ・トンプソン氏によれば、今後はここにカリウム原子を加え、2種の凝縮が混ざったときにどうなるのか調べたり、宇宙でしか実現不可能な球形の凝縮を作ったりする予定であるそうだ。

 「これまで、自然の内部構造は粒子加速器や天体観測によって解明されてきましたが、今後は冷却した原子が大きな役割を果たすようになるでしょう」と、トンプソン氏は語っている。


究極の万物の理論は誕生するか?


 現在、古典物理学に則った日常の世界と、量子力学が支配するミクロの世界をきちんとつなぎ合わせることができる理論はない。

 しかし、その2つの世界の境界を超えて存在するボース=アインシュタイン凝縮は、不可思議なミクロの世界の仕組みを解き明かすヒントになるかもしれない。

 それが解明されたとき、いずれは宇宙から極小の世界まであらゆる物理法則を説明できる究極の「万物の理論」が誕生するのだろうか?

この研究は『Nature』(6月11日付)に掲載された。 
Quantum matter orbits Earth
https://www.nature.com/articles/d41586-020-01653-6
References:livescience/ written by hiroching / edited by parumo

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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 09:03
  • ID:0hHhZI920 #

なんだかよくわからないが、なろう主人公の必殺技に使えそうだな

2

2. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 09:28
  • ID:YHGlKSqX0 #

教授!!これはいったい!?

3

3.

  • 2020年06月19日 09:35
  • ID:ouHEc07e0 #
4

4. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 09:43
  • ID:Qu4QVDX30 #

まあ多分、新しい法則が!とかはならずにまた新たな疑問が創出されるんだろうよw

5

5. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 09:44
  • ID:cEx7RQiQ0 #

何が何だか?ミラ・ジョヴォヴィッチが出てくるやつか

6

6. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 09:49
  • ID:ksVQXUHe0 #

それにしてもアインシュタインはどこまで天才だったんだ…

7

7. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 10:23
  • ID:XiEGAPqW0 #

BECを作り出しある程度観測できる様になりましたって話でこれが何に役だつかはこれから実験で探ってく、プラズマが発電利用にされるのならBECも発電に利用できるのかな、重力圏では難しいかもしれないが宇宙船内用エネルギー源としてワープコア的な物ね

8

8. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 10:27
  • ID:DaO3Gsgc0 #

つまり、どういう事???

9

9. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 10:31
  • ID:b09FaML50 #

すげー厨二心をくすぐる内容なのに何を言っているのか全く分からない・・・!

10

10. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 10:48
  • ID:n5JlKo2K0 #

中性子星やブラックホールの解明にもつながりそう。

11

11. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 10:56
  • ID:OJQns8yZ0 #

「万能の理論」
アインシュタインは量子力学に法則性を見出そうとしたけど不可能だった
えらそうに言っている自分は全てがチンプンカンプンなんだけどね

12

12. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 11:48
  • ID:YYwYTRYE0 #

※2
第5の力だよ!!

13

13.

  • 2020年06月19日 11:56
  • ID:vYEuK4dV0 #
14

14. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 12:08
  • ID:jrgOavQe0 #

つまりどういうことだってばよ

15

15. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 12:21
  • ID:gFvY9TYB0 #

やっと相転移装置のひ入り口にたどり着くヒントを得たか・・・。

16

16. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 12:33
  • ID:IAytOFBs0 #

なんかこういう見てるといつも感じるんだけど
「知能の格差」ってやつは年々広がっていくよね

17

17. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 12:49
  • ID:cEx7RQiQ0 #

※12
笑いコンビ、千鳥の?

18

18. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 13:17
  • ID:oK44sDsG0 #

※7
私の予想では、これは非常に高密度な物質になるハズだから、重力源の小型化につながるわけで、応用の方向としては、重力波通信のキーデバイスを作れるでしょうね。

19

19. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 13:30
  • ID:SdVKdtWu0 #

※12
フィフスエレメントみたいにボースからミラ・ジョボビッチが生成されるのか?

20

20. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 15:44
  • ID:X3fc1s6E0 #

判ったふりしてそれっぽいこと言おうにも
何一つ浮かばないくらい徹底的に難しすぎる話で
レモンでビチョビチョの唐揚げの事しか考えられなくなった
今夜はカレーにしようと思う

21

21. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 16:23
  • ID:GTZQSx1Y0 #

昔ディスカバリーチャンネルで聞いたことあったっけ
その時はなんとなく聞いてたけど、こんなに作るの難しかったんだなあ

22

22. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 16:31
  • ID:H6yGrhcH0 #

※12
ΩΩΩ<な、なんだってー!?

23

23. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 18:10
  • ID:oq4yDwST0 #

固体、液体、気体、プラズマ…彼らに新たな仲間が表れた!
その名もボー…BECだ!

24

24. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 19:48
  • ID:cEx7RQiQ0 #

※23
クールファイブです。

25

25. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 20:52
  • ID:fMPkENkT0 #

話は聞かせてもらった
人類は地球人だ!!

26

26. 匿名処理班

  • 2020年06月19日 22:19
  • ID:8Nztq1oj0 #

※23
新たなって言うかBECそのものは1995年にMITが実現させてるんだけどね…

27

27.

  • 2020年06月19日 22:44
  • ID:W3Jl.zQn0 #
28

28.

  • 2020年06月19日 22:52
  • ID:FdARULVR0 #
29

29. 匿名処理班

  • 2020年06月20日 01:44
  • ID:sA7oytBi0 #

UFO、幽霊、全ての超常現象は、プラズ・・・BECで説明できる!

30

30. 匿名処理班

  • 2020年06月20日 06:23
  • ID:nnMSlXY90 #

Netflixのスペクトルって映画の敵だね

31

31. 匿名処理班

  • 2020年06月20日 08:02
  • ID:HOSwNGvs0 #

超臨界水かと思ったら違った

32

32. 匿名処理班

  • 2020年06月20日 14:14
  • ID:TAl3sYlo0 #

2020年の最新の科学でもアインシュタインの名前が出てくる
あの人の脳は人類の何年先を見ていたんだろう

33

33. 匿名処理班

  • 2020年06月20日 17:21
  • ID:OCME3MXT0 #

関係無いけど、結構好きだったアニメの「水の第四形態」とはプラズマの事だったのか〜などと思ってプラズマ・水でググったら「プラズマ解離水」なる、水素水バイヤーラインのアレなのを見つけてしまった。
色々考えるなぁ…

34

34. 匿名処理班

  • 2020年06月20日 23:36
  • ID:Z3OO7xa90 #

液体ヘリウムは?

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