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歓迎宇宙科学セミナー
講師江尻宏泰名誉教授
http://hiro-ejiri.com/ 宇宙と原子力
Brillia Grand Ejiri's place
基礎からわかる宇宙と原子力のしくみ
講師江尻宏泰
大阪大学名誉教授理学博士
元カルフォニア大学客員教授
宇宙の成り立ちは？
原子力のしくみは？
究
極
の
世
ニュートリノの謎は？
放射線の正体は？
界
原子力と放射線で最先端研究に挑む、実体験の話
１２月６日１０－１２時パーティラウンジ２F
１９８７超新星アングロ
オーストラリア天文台
基礎から解る
宇宙の成り立ちと
原子力のしくみ
江尻宏泰
大阪大学名誉教授チェッコ工科大学客員教授
最新ｐｐｔ－ｐｄｆをメールで配信、ご感想を！
湘南国際村週末ハウスから
講師紹介江尻宏泰 O９０３
１９５８東大理学部物理卒１９６３東大大学院理学博士
１９５６－原子力反応と放射線を駆使して、宇宙の素粒子を研究
東大原子核研、ワシントン大学、コペンハーゲン大学
カリフォニア大学、大阪大学、国際高等研、
国際基督教大学等で、研究フェロー、教授、客員教授
日本学術会議（物理）幹事、核物理研究センター長
現在大阪大学名誉教授、プラハ大学客員教授
山田科学振興財団理事、国際誌現代物理編集理事
理学部＝原子力と放射線の基礎の素粒子物理、正体を理解
工学部＝原子炉製作・運転。医学部＝癌になる・診断と治療
I 部宇宙と原子力のしくみ
休憩7分
II 部ニュートリノと放射線の正体
I 部宇宙と原子力のしくみ
１．宇宙と物質の成り立ち
物の成り立ちの基本粒子＝素粒子
英語＝２６字 A,B,C,…
ピアノ曲＝８８の音
物の成り立ちの基本粒子
分割できない究極要素
分子
原子核
原子
クオーク？
素粒子物理
より根源の究極の粒子は
それを動かす究極の力は
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
テレビ画面＝200万画素
99里浜の真砂＝1兆x1兆
原子の中心に小さな原子核がある
19世紀まで物質は９２種類の原子から成る
水＝酸素と水素、空気＝酸素と窒素、生物＝炭素、水素、酸素、他
１８金＝金と銀と銅、塩＝塩素とナトリウム
原子
1億分の1㎝
２０世紀：原子核と素粒子の世界へ
放射線で原子内へ
小さな原子核を発見
電子
原子核
１兆分の１ｃｍ
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
宇宙―原子－原子核
核子－クオーク階層
太陽系重力場
６００兆ｃｍ光で5時間
直径＝0.01距離・地球
パウリ原理
で素通り可
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
原子の世界
電子が電気力
で結合
原子核の世界
核子（陽子と中性子）
が核力で結合
素粒子の世界
クオークが
カラー力で結合
数百万種の物は９２種の原子の組み合わせで、それぞれ１－９２個の電子数で、
数千種の原子核は2種（陽子と中性子）の組み合わせで、核子は３種のクオーク
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
素粒子：基本粒子
物質の究極, 物の成り立ち基本粒子
•
クオーク
•
第一世代
第二世代
第三世代
ｕクオーク
ｃクオーク
ｔクオーク
ｄクオーク
ｓクオーク
ｂクオーク
レプトン
電子
電子ニュートリノ
ミュー粒子
ミューニュートリノ
タウ粒子
タウニュートリノ
ヒッグスボソン s=0, 125.5 GeV at LHC ： Exciton of Higgs field
Field≠0 真空 =ワイン底ポテンシアル；Ａ粒子＝Ｍｃ２：Ａ場の励起
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
宇宙の成り立ち
宇宙物質の究極の粒子は
宇宙を動かす究極の力は
素粒子に基礎をおく
極小素粒子と極大宇宙
宇宙素粒子物理
文語句単語５０字
国社会人間遺伝子
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
宇宙年齢
• １．ハッブルの法則
• 遠い宇宙ほど早く遠ざかる
•
Ｖ＝ＨｒＨ＝ハッブル定数
• ７０．７ｋｍ/sec/Mpc, pc=3.3 光年
•
Ｔ＝１／Ｈ＝１３９億年で
•
ｒ＝０膨張速度１定の場合。
ハップル望遠鏡２．４ｍ
•
•
•
•
•
WMAP観測結果（Wilkinson Microwave Astropy Probe NASA)
宇宙背景輻射２．７３Ｋ非一様性１０－５
物質密度パラメーター Wm = 0.266 (膨張減速）,
物質エネルギーパラメターダークエネルギー W L＝0.732(加速）
これからＨｘ０．９９６が膨張速度
宇宙
太陽系
１０兆倍
地球
原子核
１０兆倍
ヴァイオリンソナタ：ドレミ
発想・行動：脳細胞原子
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
１０兆倍
物理の物の基本と理の基本
物理学、数学、化学、医学、工学、文学、地学、科学
物理学は物の理を究める
物＝何が（対象）
理＝どうして、力
どう動く（変わる）
太陽・地球
万有引力
公転
原子内電子
電磁力
回転、発光
原子核
核力
核分裂融合
ニュートリノ
弱い力
電子に変る
素粒子物理学＝物の基本の要素が基本の力でどう変わるか
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
物がどういう原理で動くか
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
講演の話の聴き方
A．安聴難解と先入観を持ち、聞き流し、安らかに
眠る。終わって目覚め、次の活動原
B．静聴受信脳細胞に付着した記憶
あとで復習、処理理解し脳内の知識
発信応用取り出し、活用可能な知恵
C 快聴自分の知ってることだけを聴き、講師の
間違いを見つけ、指摘。講師から感謝される
気分爽快、好奇心向上、興味が広がる
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
２．原子力のしくみ
原子核の成り立ち
原子力エネルギーは何故巨大か
原子力をどうして電気に変えるか
原子力＝核力の解放
原子（核）力
火(電気）力
水（重）力
水
陽子
水素核
陽子
水素核
炭素
酸素
地球
重水素核
炭酸ガス
１兆分の１ｃｍ
100万ボルト
１億分の１ｃｍ
１ボルト
1兆分の1＝０．０００００００００００１ｃｍ
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
１０００ｃｍ
0.001ボルト
原子核エネルの解放か
あう
電子＝燃焼火力
原子核＝原子力
ウラニュウム１グラム
石油１グラムの300万倍
水力発電100ｍの2000億倍
1gr１００ｍ=ⅠJ
Ur 1gr=3.10(21) 200 MeV=10(11) J
1gr 石油＝ 10(４) J
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
原子力の驚異 100万倍のエネルー
原子の中心の超微小核内
原子核エネルギーを解放
石油石炭の200万倍、
火力＝原子の周りの
電子エネルギーを解放
缶ビール５Kgのウラニウム、
小さじ一杯の放射能
タンカー 1.5万トンの石油
２万トン排気ガスを空中へ
Ur235 ２l ペットボトル１＝黒部ダム２０億トン
太陽エネルギー＝原子力
太陽内では水素核がゆっくり燃え、その原子力エネルギーが
ニュートリノと太陽光として、地球の水力、火力、太陽光、風力の基
細い管
ゆっくり燃やす
水素核
電子
ニュートリノ
ニュートリノ
600億/sec/cm2
太陽光
0.01W/50kg 100億年
2
30億ｘ１億/sec/cm ５W/人１日
原子力エネルギー
の有効活用ー
燃料を離し、順次燃やす
中性子（炎）防火壁で調整
蚊取り線香ゆっくり順次燃える
原子力エネルギー
の爆弾利用
燃料密集、一気に燃やす
防火壁なく、全部が燃える
高速増殖炉 U238＋n Pu239
原子炉と原子力発電
核分裂片がエネルギーで水は沸騰、蒸気がタービンを回し、発電。
加圧では高圧水で沸騰させ蒸気でタービン回す。モーターの逆。
原子力エネルギーの大部分は分裂片、１部は放射線のエネルギー。
火力発電では石油や石炭の燃焼で水を沸騰、蒸気でタービンを回し
発電。水力、風力では、水流や風流で水車、風車を回し、発電。
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
未来の原子力エネルギー
水素核の核融合で
地上で太陽を実現
太陽を
２重水素＋３重水素
ヘリウム＋中性子
解放エネルギー＝
２０００万電子ボルト
単位重さあたり
ウラニュウムの５倍
石油の１０００万倍
東大大学院江尻晶准教授提供
物質の究極
素粒子の世界
ベータ線・ガンマ線分光と
原子核物理
II 部. ニュートリノと放射線の正体
１．ニュートリノと放射線の起
ニュートリノの正体に挑む
湘南江尻

放射性核から出る謎の粒子ニュートリノ
ニュートリノ
電気のない子
光
電子
放射性原子核からの放射線
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
ニュートリノ
長透過力の透明粒子ニュートリノ
厚い鉛の板も地球も透過する何の痕跡も残さない超（無）能力
金庫と金＝重さ不変
ローソクは燃えて
酸素もなくなり？
２酸化炭素とエネルギー
ローソク
は、容器が温まる
原子核は放射線を出して軽くなり、質量は放射線のエネルギーにかわる（ア
インシュタイン）。放射線はとまり、容器は温まる。しかし、温度が足りない。
ボア：質量は消える。パウリ：透明粒子がすり抜けた。4半世紀後に発見
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
ニュートリノの影と運動量保存則
運動量保存則
当時はまだ測れない
PA=0= PB + Pe +P
原子核反跳
原子核
＋＋＋

ニュトリ
ノ
ー
電子（ベータ）線
角運動量（自転スピン）保存則
p(+1/2) = n(-1/2) + e+(+1/2) + (+1/2)
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
電子とニュートリノ姉妹の変化
• ベータ－崩壊
電子
ニュートリノ
W
弱ボソン

e
弱ボソン
８００億電子ボルト
p
陽子
中性子
n
W（弱）ボソンの
仲だちで電子・ニュ
トリノ姉妹と陽子・中
性子兄弟は変身
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
太陽内での
ニュートリノ
生成
地球上で
ニュートリノ
検出
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
。
ニュートリノと超新星
超新星爆発
超新星の残照星雲
高エネルギーニュートリノ
•
重い星は燃え尽きると重力崩壊し、
• そのエネルギーを透過力のある
• ニュートリノが持ち去る
1987年マゼラン星雲で超新星爆発か
らのニュートリノがはじめて観測された
ニュートリノ天文学：小柴教授
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
宇宙はニュートリノ
宇宙はニュートリノで満ちている
で満ちている
コップ一杯の空間に１万個のニュートリノ光速で飛び交う
ニュートリノの質量が宇宙の質量と構造の鍵を握っている。
宇宙はニュートリノ(で満ちている
宇宙 1 ℓ ３３万個＊が
宇宙空間を光速で飛び交う
空気分子（３兆ｘ１００億）
太陽 : 毎秒１平米６５０兆個
超新星: 超新星爆発
大気 :高エネルギー宇宙線反応
地球内放射能: 放射核から
人体内放射能：毎秒１万個
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
超ミクロの世界
原子核の探求
１兆分の1 cmの世界
桂子
• 加速ビーム・放射線は
• 細く鋭い槍、究極に突入
• 原子核・素粒子解明
素粒子顕微鏡
放射線
Rayｋo
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
ELEGANT
ELEctron
Gamma-ray
Neutrino
Telescope
エレガント核分光器
エレガントなアイデアと手造りが生んだ世界最高の検出器
電子線・ガンマ線蛍光検出器大阪大学、民間、アメリカのメーカーと協同開発、
資料提供江尻宏泰
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
大塔コスモ観測所
第一段階の基礎研究に成功、電子の１００万分の１以下
第二段階の研究へ電子の１０００万分の１への挑戦
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
科学の思考回転思考が新しい道を拓く
道而不孤
藤田純一書
眼を開いて抜け穴を探す
眼を閉じて発想を変える
１．北壁が難攻、東ルートに回る。１－２次元。
３次元へ、トンネル、ヘリコプターで超える。
３．物理思考で生命法則を、生命現象から物理の原理を
４．３歩下がらず、横道にそれて、我が道を行く
５．既知の問題を解かず、未知の問題と解を創る。試験の２問
６．宇宙の理の解明を、芸術の美の探求と創造の心で。
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
２．放射線の正体
放射線は見えない光
放射線は感知できる
怖い放射線
役に立つ放射線
放射線の主成分は光＝電気が振動する電波
放射線は可視光より
波長は数百万倍短い＝振動数高い
仲間：見えない光、紫外線、X線
自然界に満ちている
工業、医学診断に活用
親類音空気の振動
超音波は可聴音より
波長は短い＝
振動数高い
自然界に満ちている
工業、医学診断に活用
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
太陽光を分析
究極に挑む放射線（光線）
光学顕微鏡
１万分の１ｃｍの細胞
電子線顕微鏡
１億分の１ｃｍの原子
素粒子・原子核顕微鏡
１兆分の１ｃｍ原子核
放射線（放射光線電子線、陽子重粒子）
ミクロの世界を超ミクロの波長の放射線で探る
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
高エネルギーレーザー電子光
ニュースバル１０億電子ボルト電子ー１０００万電子ボルト光
レーザー電子光
レーザー光
高エネルギー
電子
高エネルギー
散乱電子
光：電磁波は電磁力で陽子
や中性子に反応
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
LEPS: Laser Electron photons at Spring-8
レーザー電子光による素粒子核の探究
0.5 Km dia
LHC 10 km
３０兆分の１ｃｍ３０億電子ボルトの夢の光で
３０
１０兆分の１ｃｍの素粒子クオークの世界を探る
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
放射線の活用
A.人工的に放射線を発生させる
X線発生装置より大型
B. 人工的に放射能（放射線を
出す物質、コバルトなど）を
造り、そこからの放射線を使う
C. 放射能を薬に入れて使用する
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
医療診断・治療
がん診断
治療（放射線（ガンマ線ナイフ）
ヨウ素甲状腺
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
宇宙の成立、地球誕生、人間の生まれから
放射線と放射能は多少存在、共存共栄
• 放射能核 K 6億ｘ１兆 0.04グラム体重の１００万分の1
• 放射線自分から２０００万/毎時、周りから２億/毎時
• ニュートリノはその1億倍、紫外線（平均）は放射線の１０兆倍
• 宇宙飛行士は１００倍。どこに避難するか？あの世は？
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
太陽光と紫外線と放射線（光）のエネルギー
量が多いと火傷
体内
大気オゾン層で吸収後、太陽光 0.7K W/m2 UVB=3.5W/m2(0.5%)
実効UVB=0.3 W/m2 (緯度、昼夜）、10億ミリシーベルト/年,
月夜 1000万ミリシーベルト、携帯電波３億ミリシーベルト
福島帰宅困難：５０ミリシーベルト/年＝1.5秒晴れた日の郊外
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
花は咲き野鳥の歌う福園の里に人影無きを惜しむ
飯館村に1年住むことは、月光に1０分、太陽に1秒あたる。
月光や太陽光が魔性の放射線としたら
安全を第1にして、全く外に出ず、ストレスと運動不足。
１．世の中さまざまな光で満ちている
A.赤外線見えない。暖かく、人間、火、太陽から。
B. 可視光見える。赤から紫まで7色。
C.紫外線見えない。皮膚を透過し、皮膚がん、日焼けする
D. X線強力、見えない。人体を透視し、レントゲン。
E. 放射線強力見えない。PET がんの診断と撲滅。
放射線は、あらゆる物にある放射能から出る。
人間、住居、地球、空気、水宇宙地球創成からSV
ガラバリ（南米）６－４０mSV、国際線７０ｍSV、福島２０ｍSV
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
安全危険は強弱で判断強を避け、弱と共存
• 危い雨強い雨。１時間１００ミリが１日で５００ミリ
• 良い雨普通の雨が時々降る。１年に１５００ミリ
• 危い赤外線強い火のそばで１分原爆、東京大空襲
•
日射や３３度の室内に３時間熱中症
• 良い赤外線人間、たき火に１時間、２３度の暖房で５か月
危い紫外線強い日射、温暖化でオゾン層破壊
良い紫外線時々山野で英気を養う。
危い放射線強い放射線に１０秒。例、原爆による細胞破壊
安全放射線弱い（数十ミリSV）放射線に数十年。野菜。
•
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
• 科学の澄んだ瞳
科学に基づき
自分の理性で判断
非科学のサングラスをかけると
思い込み先入観念でくもり、事実でない偏見で歪み
合理性のない風評や、非科学的な政管学業を盲信。
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
２１世紀の挑戦
21世紀標準理論を超えて
新しい素粒子宇宙像の確立へ
クオーク・電子・ニュートリノは究極の粒子か？
陽子は崩壊し、物質は消えるか？
それを動かす基本の力の大統一理論？
宇宙の構成と暗黒物質？
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
宇宙の暗黒物質とニュートリノ
宇宙の殆どは星の様に光
ていない暗黒物質
宇宙は見えない粒子
ニュートリノで満ちている
が、殆ど質量ない
超対称性粒子？？
江尻宏泰講演
回転速度は外でも同じ
光る銀河
暗黒物質
遠心力mv2/r ＝万有引力Mm/r2
2 = M/r3 const.
(V/r)
宇宙と原子力のしくみ
参考文献
科学の心
美の探究が真理を導く
荘子
湯川秀樹書
阪大理
天地に美有り時間に法有り
万物に理有り聖人は天地の
美の源を究め万物の理に達
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ
写真撮影
湘南江尻海荘から
湘南の家から相模湾を望む
宇宙と原子力の夜明け
ごX聴有り難うございました
江尻宏泰講演宇宙と原子力のしくみ

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