【物理】消える「魔法数」28　重いマグネシウム同位体の原子核は全て大きく変形/理化学研究所

2013年11月20日
独立行政法人理化学研究所
消える「魔法数」28
−重いマグネシウム同位体の原子核は全て大きく変形−

原子の中心には核子（陽子と中性子）で構成される原子核があります。
この核子の数によって原子核の性質が変化し、さまざまな特徴を示します。
原子核が比較的安定になる核子の数のことを「魔法数」と呼びます。
魔法数のときに原子核は球形になり、硬くなることが知られています。
自然界に存在する原子核では、2・8・20・28・50・82・126が魔法数で、物理学上の基本的な法則として、約半世紀にわたって普遍的な定数と考えられてきました。
しかし、近年、理研をはじめとする放射性同位元素（RI）ビームを用いた研究によって「魔法数は不変」という定説を覆すデータが次々と得られています。
例えば、シリコン（Si：陽子数14）の場合、中性子数20は魔法数ですが、シリコンより陽子が２つ少ないマグネシウム（Mg）の場合、この魔法数は消滅します。
さらに、重いSi同位体では魔法数の28が消滅することが分かっているため、Mgでも消滅すると予測されていました。

理研の研究者を中心とした国際共同研究グループは、陽子に比べて中性子が非常に多いMg同位体で魔法数28が存在しているかどうかを調べるため、「集団性」という性質に注目しました。
集団性とは、多数の核子が集まったときに、核子の間に働く力を単純に足し合わせただけでは起こらなかった回転運動や振動が生じる、原子核が持つ特有の性質です。
魔法数を持つ原子核は球形をしていますが、魔法数を持たない場合は原子核全体（集団）が葉巻やみかんのように回転楕円体に変形します。
魔法数を持っているかどうかは、原子核の2つの励起準位のエネルギーの比を求めることで判断できます。
過去の研究から「2」よりも小さい原子核の場合は魔法数を持ち球形になり、「3」程度では魔法数を持たず原子核が変形することが分かっています。

そこで国際共同研究グループは、理研の重イオン加速器施設「RIBF」を使い、マグネシウム-38（38Mg：陽子数12、中性子数26）の励起状態を生成、2つの励起準位を観測しました。
その結果、エネルギー値の比は3.07でした。
これは、38Mgの原子核が球形ではなく大きな回転楕円体に変形していることを示しています。
同時に行った測定で、中性子数22、24のときも、ほぼ同じ大きさで原子核が変形していることが分りました。
もし、中性子数28が魔法数の場合は、エネルギー比が2程度になるはずで、38Mgと中性子数が近い中性子数28の40Mgも魔法数を持たない原子核であることが判明しました。
つまり、魔法数28が消滅していることになります。

独立行政法人理化学研究所
仁科加速器研究センター 櫻井ＲＩ物理研究室
研究員 ピーター ドーネンバル
主任研究員 櫻井 博儀 （さくらい ひろよし）
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

▽記事引用元　理化学研究所　60秒でわかるプレスリリース
http://www.riken.jp/pr/press/2013/20131120_1/digest/

報道発表資料
http://www.riken.jp/pr/press/2013/20131120_1/

魔法ちゃん、魔女さんは、大危機だろうな。

で？

てくまくまいこん

19とか69とかは？

おいらたちは炭化水素、炭水化物でなんとかやっている。
して、おまえらはどうなんだ？

消える魔球は大リーグボール２号

オズマに攻略され打たれたが

なるほど、原子核全体が球形にならず潰れて安定するのか

化学なのか物理なのかどっちの分野なんだ？

>>7
オズマが攻略したのは１号だろ。
最初はバットを落として。←もっとも星も対策したけど。
次はバントと見せてフルスイング。

何言ってるかわからない

右足はしっかりと土をつかみ、ひさしの奥の目はキャッチャーミットに吸い込まれてゆくボールを見つめている。
マウンドに漂う土煙りの名残りがボールの威力を物語っている。生涯で最も速い球を投げていた頃の写真だ。
縦縞のユニフォームの肩越しに背番号が見える。
完全数、28。

最近理化学研究所が飛ばしてんなあ

>>10すまん

大リーグボール２号消える魔球攻略は花形だった

そもそもの魔法数の定義の妥当性が気になるわ
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Table_isotopes_en.svg
これ見ると少し違うんじゃね？って思えてくる

なんか理論があるみたいね
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Shells.png

これって安定しているところからずれると
特定の半減期で消滅しちゃうってことなのか？
なんかおもしろそうかも

で超ウラン元素で安定同位体があるのがないのかどっちなんだよ

ウンウンオクチウムは安定じゃないの？

ここにきてポーリング復活？

>15細かく見てたら、タングステンて安定同位体なかったんだね
しらんかった

>>13
だってマスゴミにちょっとオーバーな発表して
飛ばさないとおまいら税金くれないんだもん …

で、その研究で原発から出る放射性廃棄物の半減期を短縮するヒントは何かあるの?

>>23
ない。…がかなり近い研究ではある。
原子核の物理学、いわゆる量子色力学の実証研究だから、
それなりに地に足の着いた研究だと思う。

核子が４個アルファ粒子の塊になって運動している性格が出るからだろう。

半減期コントロール出来たらノーベル賞どころの騒ぎじゃないな。
まさにパラダイムシフトになる。

てか、半減期っていうだけあって
崩壊確率がなんで時間スケールに対して
綺麗に一定になるのか不思議でしょうがない
どんな仕組みなの？

>>27
量子過程
神がサイコロを振る領域の話やね

サイコロにしては綺麗すぎるの！
原子ってお互いに話し合ってどいつが崩壊するか決めてんのか？

ちなみに人間の集団では６人がマジックナンバーで、この人数の集団は争いが起きにくいらしい。

>>29
自分でサイコロ振ってみろよ
振れば振るほどきれいな分布になるぞ

>>29
中に表面から見えているよりもっと微細なしくみが有って、それを
非常に大きな回数くり返し行った結果で起こる現象なら、美しい分布に
なるはず。

魔法の数字「27」は古いか

よくわからない

>>19
ぜんぜん安定じゃない
存在してる時間が人間の感覚では０秒だわ

>>27
受け売りの説明だけど

大きな部屋にたくさん人を集めて、全員に同時にコイントスをしてもらい
表が出た人は部屋の外に出てもらうと思えばいい
コイントスを一時間に一回ずつ続けてもらえば、残り人数は半減期一時間になる

人（原子）同士はお互いに示し合わせなくても、各々の持つコイン（崩壊確率）に従っているだけで
全体の数は指数関数的に減っていくというわけ

で、
＞１はナニ

>>30
なるほど、だから特撮ヒーローは序盤に出てくる強敵が物語後半では味方になるのか

>>36
じゃ それでシミュレーションしてみてよ
分散があまりに少なすぎてそれじゃ説明できないと思う

充分理解できる説明だろ
違いは気の遠くなる周期の組み合わせってだけなんだからな

三行要約

原子核の数で、“硬くなり、存在として安定する”って定理があり、
その数は決まっていたんだが、そのうち28ってのは、どうも普遍的ではないようだ。
以下マグネシウム同位体の実験

って理解でいいのか?

>>39
自分の「説明できないと思う」を証明する為に、他人にシミュレーションを要求するとか、
ゆとり全開だなｗ

なるほど!


わからんことがわかった!

読んでも意味が分からん
魔法数ってなによ

その数字の柱に突っ込むとあっち側に行けるんだよ

>>44
原子核が球になって安定
上の例では励起エネルギーが2よりも小さい状態
わかんないのは、魔法数って中性子の数なの？陽子と中性子の合計じゃないの？

>>39
アボガドロ数なめすぎﾜﾗﾀｗｗ

>>44
魔法でノーベル賞もらえる

>>42
でも、ガウス分布かそうでないかってのはものすごく重要なことなんだぜ？

6の方が好きだ。1,2,3をたしても掛けても6

こんな実験ができるんなら CO2とか減らせるんじゃないの？
CとO2に分けられないの？

おまえら頭いいんだな。調べたらおまえらの言うとおりだった orz

【物理】原子核の「歪（いびつ）な変形」の謎を解明…東京大学
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1333117082/

【物理】50年前に予言された炭素12原子核の新励起状態「ホイル状態」を磁気スペクトロメータ「グランドライデン」を用いて発見―東北大等
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1322362020/
【物理】原子核の安全地帯を越えて 原子核中にはいくつの陽子と中性子を束縛でき、また何種類の核が実際に存在しうるのか?
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1341772768/
【物理】核子は一緒になっている　クラスター化は結晶相と量子液体相との間の相転移現象
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1342891069/

「新しい魔法数（マジックナンバー）の発見」　理研
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2000/20000529_1/20000529_1.pdf

【元素】元素の起源解明に前進、数μsの半減期を持つ18種の核異性体を発見/理研
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1353851427/

C60内でβ崩壊が加速
http://tftf-sawaki.cocolog-nifty.com/blog/2004/09/c60.html
C60フラーレン中の不安定原子核の半減期
http://kaken.nii.ac.jp/d/p/10874041
参考）フラーレン中の不安定原子核の半減期比較精密測定
http://kaken.nii.ac.jp/ja/p/12640532


哲科学のススメ　(1)
http://www.asyura2.com/09/health15/msg/390.html
近年、炭素１４など世界各地で放射性元素の半減期縮小が報告されているが、
太陽活動と同期しており、その他の事象も考え合わせ、
ニュートリノに拠る現象だという説が挙がっている。

放射能除去法纏めサイト - 数多の除去事例網羅と科学原理の考察
http://www45.atwiki.jp/fulvicmicrobe/pages/13.html
http://www.asyura2.com/11/jisin17/msg/294.html

【高分子】結晶Ｘ線解析によるヘリウム原子の観測、ならびに異種原子を同時に内包させたフラーレンの合成に成功　/京都大学
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1362659868/

Pd多層膜の重水素透過による元素変換の観測
ttp://www.mhi.co.jp/atrc/project/pdtamakuso/
■常温核融合は本当だった！その２
三菱重工の成果／山口博士の業績／第１０回常温核融合国際会議
ttp://www5b.biglobe.ne.jp/~sugi_m/page274.htm

常温核融合は本当だった！　その１１
千島学説／日経エコロジー／ケルヴラン／インド参入／アルカリループ他
http://www5b.biglobe.ne.jp/~sugi_m/page283.htm

2010/11/20 22:53
レアアース、ハイテクの「調味料」
http://www.nikkei.com/article/DGXNZO18106110S0A111C1MZ9000/
　電気自動車や液晶などハイテク製品に欠かせない元素のレアアース（希土類）が注目を集めている。
モーターに利用する磁石や照明で色を出す蛍光体として使われ、レアアースだけが持つ特殊な働きが
こうした性能を引き出している。さらに今後の研究で隠れた能力が明らかになる可能性もあり、
産業技術をけん引する素材として資源確保が急務になりそうだ。
　レアアースはハイテクの調味料といわれる。材料に少し混ぜると、材料が持つ本…

レアアースとはなにか
http://yaplog.jp/1art/archive/502
「レアアース」とは何？・・・それはハイテクの調味料
http://ganbatte-iki.seesaa.net/article/169335873.html


終わらないレアアース・ショック
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/HONSHI/20110120/188905/
http://rhincodon.blog77.fc2.com/blog-entry-317.html


レアアース
http://www.geocities.jp/teru_teru_funi/reaasu.html

理化学研究所は天下り役員の天下だし
プロ棋士の脳波調べてすげえとか
どうでもいい研究ばかりしてるから
つぶしたほうがいいよ。

>>1
つまるところ、ガンダリウム合金とオリハルコン、どっちが上なの？

ヤマトの波動砲が最強

理研がある和光市の旧名は「大和町」
建前は「大いなる和」だそうだが、町制成立が
昭和18年なので戦艦ブーム便乗は明白
そして昭和45年の市制施行で市名募集の結果
「大和の光」という意味の「和光」が選ばれた

仁科博士の名を冠した加速器は、波動砲もどきの未来を担う実験装置かも

>>23
100年を超える長期の半減期を有する放射性元素では、
このような原子核操作処理での処分の研究を進めるべきだと思う。

短縮ったって、エネルギーのオーダを超えた割合で
変化するような現象見つかる可能性はかなり低いんでは？
0.1%とか1%っていうのも、核反応に対して化学反応で特に条件が
そろったときでようやくその程度影響があるって話だし。

>>21
タングステンは安定核あるよ
テクネチウムの間違いじゃない？

よおく数えるとタングステンのところも隙間になってる
で、wikipedia見てみると、半減期10^19-20年オーダの放射性核種だという

>>48
その書き込みをするからには中心極限定理を理解しているのだろうが…
アボガドロ数は数の暴力だよ。

なんちゃら崩壊する確率というのはトンネル効果によるんだっけ？
超えないといけない障壁の厚さを光が突っ切るのと同じぐらいの時間で
サイコロを振りまくってるのと同じかな？それならわかりやすい

>>48
>>63
こういう状態のときの正確な分布はしらんけど
エネルギーの分布は大概はガウス分布じゃないだろ

>>1を読んでも理解できません。素人にも分かるようにどなたか解説を。

＞例えば シリコン（Si：陽子数14）の場合、中性子数20は魔法数ですが、シリコンより陽子が２つ少ないマグネシウム（Mg）の場合、この魔法数は消滅します。
＞〜〜シリコンより陽子が２つ少ないマグネシウム（Mg）の場合、この魔法数は消滅します。

魔法数は消滅しますってどういう意味ですか？

>>66
安定な原子核ではなくなったって意味

レスありがとうございます。
意味は分かりました。でもなんで消滅って表現を使うのかやっぱり分からない。

他にも
＞原子核が比較的安定になる核子の数のことを「魔法数」と呼びます。

シリコンは陽子数１４、中性子数２０とのことですが、これだと核子数は３４ですよね？
ｇｇｒと　28Si（最も豊富な同位体；92.23%）　とのことなので、これが魔法数２８で安定な同位体なのは容易に理解できるんですが
上記の14+20=34だと魔法数って言わないんじゃないかと。なぜこれが魔法数なのか、どうも分かりません。
中性子の数だけが問題なのですか？核子数が問題なのでは？

>>68
中性子ばっかりだとβ崩壊するからじゃないの？

>>68
ちょっと気になったから調べてみたけど間違ってたらすまん

まず消滅という用語についてはそういうもんだということで…

次に魔法数で言う核子数とは陽子数「もしくは」中性子数のこと
それぞれが単独で魔法数のときに比較的安定になる
陽子数+中性子数のことではないので注意

また魔法数のときに特に安定になるという話であって魔法数以外では全く安定にならないという意味ではない
なので28Siの陽子数と中性子数がそれぞれ魔法数になってなくてもある程度安定になっていて問題はない


ところで調べてて疑問に思ったのはwikipediaの魔法数の図はなんで2、8、20じゃなくて6、14の部分に線が引いてあるんだろう…
英語版もそうなってた…6と14は魔法数じゃないはずなのに…
ちなみにドイツ語版はちゃんと2、8、20、…の図になってた
あと魔法数は中国語だと幻数というらしいよこれ豆な

>>70
重ね重ねありがとうございます。しかもわざわざ調べていただいて、感謝です。
説明を読んでわたしのような素人にも分かりました、もう一度ありがとうございます。

ニルソン・ダイアグラムとかググると、
さらに理解が深まると思うよ。

【素材】軽量化の「旗手」マグネシウム合金　PCも鉄道車両も [13/12/02]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1386180709/