2016年11月4日金曜日

IEEEカンファレンス企業展示

2016年10月29日から11月5日まで,フランスのストラスブールでIEEE NSS/MICカンファレンスが開催されています。IEEEは電子工業関連の学会ですが,広い範囲に渡って活動しています。馴染み深かいところでは、WiFiの規格で目にするa, g,なども, IEEE802.11a,IEEE802.11gというIEEEの規格です。IEEE NSS/MIC は素粒子原子核・宇宙物理学と医療イメージングの合同コンファレンスです。(NSS=Nuclear Science Symposium, MIC=Medical Imaging Conference) 今回は、先端加速器科学推進協議会(AAA)の会員の6社2団体*の皆さんと,企業展示に参加しました。私は企業に所属していないし,企業展示そのものが全く初めてだったのですが,どういう経緯か,訪問団の取りまとめ役を仰せつかることになりました。準備の段階からいくつか分からないことがあったり,実際の会場の様子は行って見ないと分からなかったり,ぶっつけ本番の様子がありました。実際に来てみると,発注したいくつかの物品が届いていないなどいくつかトラブルはありましたが,なんとか準備を終えることができました。

会場のストラスブールコンベンションセンター

ストラスブールのトラム。これで会場に通い ました。

 カンファレンスの初日の全体セッションでは,日本からリニアコライダー国際研究所建設推進議員連盟の伊藤議員,階議員,岩手県立大学の鈴木学長が国際にリニアコライダー(ILC)について大変力強いメッセージを発信しました。その後,場所を移して行われた,日欧の研修者と政府関係者の会合でもとても有意義な話し合いが行われたそうです。

 企業展示の会場はコンファレンスに出席者がコーヒーブレイクの時に通りかかるように工夫されていて,多くの方が展示ブースを回っています。私たちの展示にもたくさんの人が訪れてくれました。中でも,東北ILC推進協議会のブースは3日間で250名を超える方がアンケートを記入してくれました。会議全体の参加者が2,500人くらいとのことですから,1割の方がアンケートに答えてくれたことになります。訪れてくれた方はもっと多いでしょう。

企業展示会場入り口の大きな看板。

東北ILC推進協議会のブース準備ができたところ。
IEEEの参加者は素粒子原子核関係者だけで無く,医療分野の方も多くいます。ILCについて知らない方も多い一方,話をすると分かってもらえる方が多く,産学が連携して先端加速器の開発に関わっていることやILCの実現に向けて活動していることを,素粒子物理学の枠を超えた方々に知ってもらえる良い機会だっと思います。カンファレンスにはAAA会長の西岡三菱重工業会長も来られており,企業展示では各社のブースで記念写真を撮りました。良い記念になったと思います。

西岡AAA会長,鈴木岩手県立大学長(AAA副会長),
ティトフIEEEカンファレス議長を囲んで記念撮影
企業展示の合間に,このカンファレンスの議長のマキシム・ティトフさん,マーク・ウインターさんと日本とヨーロッパの産学連携の強化について話をしました。来年ヨーロッパで開催されるリニアコライダー研究会( LCWS2017)で,日欧の企業セッションを行う相談をし,その具体化に向けて12月に盛岡で開催されるLCWS2016で引き続き相談することを約束しました。
盛岡のLCWS2016でも企業セッション,企業展示をおこないます。今回のストラスブールの経験をもとにより魅力的な企業展示を行いたいと思います。

 ストラスブールは, 大聖堂を中心とした旧市街が世界遺産になっているとても美しい街です。大聖堂を中心に多くの観光客で賑わっています。私も短い時間ですが街を歩くことができました。トラムを中心として市内交通も整っており、観光客にも優しい街です。まだ最終日を残していたのですが、11月2日の晩に,参加した企業のみなさんと夕食会を開きました。大聖堂のすぐ横の人気店で楽しいひとときを過ごしました。

夜のストラスブール大聖堂
世界遺産。ストラスブール旧市街
私自身は企業展示の経験は全くありませんでしたが,出席者の皆さんのおかげでなんとかうまくいったと思います。もちろんトラブル無しと言うわけにはいきませんでしたが,皆さんの臨機応変な対応で乗り越えることができました。帰国すると,盛岡の研究会まで後一月しかありません。今回ストラスブールで一緒に参加した方に盛岡でもお会いすることになります。それも楽しみです。

おまけ:

 帰国の日,私も含め多くの皆さんは,ストラスブールからバスでフランクフルト空港へ向かいました。フランクフルト空港から同じ便で羽田へ向かうメンバーの中で私だけ遅いバスで空港で向いました。乗り継ぎ時間が1時間しかなくちょっと心配でしたが,案の定バスが遅れて私だけ,羽田便に乗ることができず。フランクフルトで1泊。1日遅れての帰国となりました。

*企業展示出展企業・団体(50音順)
樫山工業株式会社
株式会社フジクラ 
先端加速器科学技術推進協議会
大陽日酸株式会社
東北ILC推進協議会
三菱重工業株式会社
三菱重工メカトロシステズ株式会社
三菱電機株式会社


2016年9月19日月曜日

PosiPol2016

 2016年9月14日から16日まで、LAL(線形加速器研究所)で、偏極陽電子源研究会(PosiPol2016)が開催されました。研究会のタイトルのとおり、もともとは偏極陽電子源の開発として2006年に始まったのですが、最近では陽電子源全般とそれに関連する技術という広い範囲のトピックを取り扱っています。また、ILCやCLICなどのプロジェクトに特化した技術の議論もしています。
LALはパリ市から電車で30分位のオルセー村にあります。パリ市内から3日間電車(RER B線)で通っていました。
 

   


今回の研究会では、10周年を記念して Luis Rinolfi氏が過去10回の研究会のレビューをしました。2008年の広島での開催の話も、私自身が 見せたことをすっかり忘れていたスライドを使うなど、詳しく紹介してくれました。その時は、会議直前にヨーロッパのアメリカで予算の削減に見舞われ、当初60名以上の参加予定だったのが20名少しになってしました。懇親会は広島湾のクルーズ船を借り切ったのですが、会社の方にこんな少人数での貸切は初めてといわれました。今となってはよい思い出です。

この研究会は伝統的に少人数で、講演時間も質疑の時間をたっぷりとって議論するようにしています。ここ数年は、ILCの陽電子源開発のことが重要なトピックになっています。今回も時間をかけて、問題点の検討、協力作業体制などじっくりと議論を行いました。
写真はつい最近発売された、ハローキティ×サイエンス Tシャツをきて、12月に盛岡で開催されるリニアコライダー研究会(LCWS2016)の紹介をしている、KEKの大森さんです。

研究会の催しは、パリ市内にある自然博物館の見学と懇親会でした。自然博物館は生物の多様性と進化に関する展示を中心とした大きなところでした。案内の方の詳しい解説とともに、たっぷり2時間近く見学をしました。
博物館にあったドードーの貴重な剥製

懇親会から歩いて帰る途中に通ったパンテオン。キュリー夫妻やラグランジュなどの科学者、ユーゴーやルソーなどフランスの誇る著名人が埋葬されています。

3日間という短い研究会でしたが、じっくりと議論をし、宿題もでました。次は12月に盛岡で再開します。その時までに宿題にとりくまなければ、、

LALのカフェテリアでの昼食。この日は山盛りのムール貝。




2016年8月29日月曜日

飛行機の中で放射線測定

   昨日2016年8月28日,グラショー博士の講演会出席のため東京に行ったのですが,行きの飛行機の中で放射線をやってみました。
 高度が高いところでは宇宙線が増えるので,飛行機の中で放射線を測定するとその様子をを見ることができます。 これまでに2度,2007年と2011年に広島ー羽田間のフライトで測定したことがあります。そのデータはこれまでも,講演会などでお見せしたことがあります。ですが,その頃は離着陸の時は電子機器の電源を切らなければなりませんでした。2014年に規定が緩和されて,電波を出さない機器は電源を切らなくてもよくなったのですが,緩和後は測定を行ったことがありませんでした。ちょうど前日の27日に高校生向けのイベント,ひらめき☆ときめきサイエンスを行いました。その時,放射線測定の実験をするために,放射線測定器を「はかるくん」を借りたのでそれが手元にありました。週末にかかったので返却には1日余裕があります。そこで,「はかるくん」を持って飛行機に乗ることにしました。

はかるくんCP-100 (クリアパルス社製です)

 飛行機乗ってる間,数分ごとに測定値をメモしなければいけません。周りの方からどう見られるかとちょっと不安だったのですが,幸い?なことに日曜日の朝,羽田行きのフライトは空席が多く,隣の席も空いていました。まわりに怪しまれることなく?数値をメモすることができました。
 搭乗してから羽田空港に着くまで約1時間,1分毎にひたすらノートに書き続けました。

測定結果をグラフにしたのが下の図です。
高度のデータもほしかったのですが,あいにく搭乗したフライトのデータはwebにありませんでした。前日の同じ便のデータをFlightAwareから入手できたので,離陸時間を合わせてグラフに載せましたが,巡航高度が同じかどうか分からないので目安です。



 広島空港のゲートゲートで大体0.08マイクロシーベルト毎時(μSv/h)位の放射線量があります。これは主に建物の壁や床から出てきているガンマ線です。土中にはカリウムという元素が含まれていますが,天然のカリウムの約0.0117%はカリウム40と言うガンマ線を出す放射線同位元素です。地上やコンクリート製の建物の中にいるときは,そのガンマ線を浴びることになります。飛行機乗ると少し減ります。これは壁に囲まれていないのと,地面から遠ざかったためと考えられます。乗った飛行機(B767 )の機体はほぼアルミ合金なのでカリウム40を含んでいません。

 離陸すると地面から遠ざかるので地面からのガンマ線は来なくなります。低高度では,宇宙線中のガンマ線は少ないため,「はかるくん」の表示は一時的に減少します。しかし上昇するにつれて宇宙線中のガンマ線も増えて行きます*。

 離陸してしばらくすると,巡航高度になります。このフライトの巡航高度は分からないのですが,入手できるデータ(前日の同経路)は3万9,000フィートでした。広島空港から羽田空港のフライトでは巡航時間は時間は20分くらいしかありません。

 巡航が終わって羽田空港へ向かって高度をさげ始めると放射線量も減ってきます。下降するときは上昇に比べて少し時間をかけて降りて行きます。それと羽田空港へおりるときは海の上を飛行します。なので宇宙線中のガンマ線の寄与がほぼなくなって,かつ大地からのガンマ線の寄与が少ない時間が長くなります。

 着陸すると大地からのガンマ線によって線量は,0.02μSv/hくらいになります。これは広島の時とあまり変わりません。飛行機から降りて空港のターミナルビルの中に入ります。羽田空港ではその時も0.02μSv/hくらいです。これは広島空港と少し違います。広島空港では0.08μSv/hくらいでした。羽田空港の方がかなり低いです。空港のビルに使われているコンクリートの砂の違いだと考えられます。西日本の地質は花崗岩質であることが知られています。花崗岩にはカリウムが含まれているので,ガンマ線が多くなります。それを反映して大地からのガンマ線の量は日本に比べて西日本の方が多いということがわかっています。コンクリートの材料である砂も同じ理由で西日本の方が多くカリウムを含んでいるのでしょう。今回の測定もそのことを反映していると考えられます。

 電子機器の使用条件が緩和されて以来ずっと考えていた,機内での放射線測定を行うことができました。これで離陸から着陸まで切れ目のないデータをとることができました。帰りのフライトでも測定しようと思っていたのですが,残念ながら帰りのフライトは満席。たくさんの人がいるなかではかるくんを見ながらながらメモをすると勇気がありませんでした。それはまた次の機会にと思います。


* 「はかるくん」はヨウ化セシウム(CsI)を使ったシンチレーションカウンターです。ガンマ線を測ることができます。マイクロシーベルト毎時(μSv/h)という単位で測定値を表示しますが,この値はガンマ線に対して校正されています。高度0の場所では,宇宙線中のガンマ線は少ないため,「はかるくん」の値は壁や床からのガンマ線の量を反映しています。
 宇宙線の組成は高度によって変わります。地上ではほとんど,ミュー粒子や電子ですが,高度1万メートルでは中性子や陽子が多くなります。「はかるくん」は宇宙線中のガンマ線を測っていると考えられますが,放射線量は中性子や陽子などの寄与の方が大きくなります。測定値から宇宙線が増えていることは分かりますが,線量を正しく表示することはできません。誤解を招かないように,グラフの縦軸は任意単位と書きました。それでも定性的に放射線量の変化を観測することができます。

参考までに,宇宙天気情報センターによる2016年8月28日の太陽黒点数とFlightAwareの高度データ(巡航高度39,000フィートと仮定)をEXPACSという航空機放射線量計算ソフトに入力して,このフライト中の宇宙線からの実効線量を計算すると,1.16μSvでした。


2016年7月30日土曜日

サイエンス×ハロー キティ

 2016年7月27日、東京六本木の国際文化会館で、ILC東京イベント2016が開催されました。このイベントは、素粒子物理学のプロジェクト、国際リニアコライダー(ILC)計画を多くの方に知ってもらおう(目差せ100万人)ということで開催されたのですが、それに先立ってサイエンス×ハロー キティの発表がありました。
サイエンスとキティちゃんという異色の組み合わせですが、キティちゃんと宇宙の原理を記述する方程式をデザインした、キーホルダー、ボールペン、クリアファイル、そしてTシャツが発売されます(8月中旬の予定)。

なぜ、キティちゃんとILCなのでしょう?

素粒子物理学は、一般の方にとってかけ離れたイメージがあります(イメージではなくて本当にそうなのでしょう) 。一方で、その研究は、大きな施設、巨額の投資を必要としています。研究を行うためには研究者,科学者,官庁関係者だけでなく,広く一般の多くの方の理解が必要不可欠なのです。私達もそのことを重視して,努力をしてきました。本を書いたり,学校を訪問したり,講演会・サイエンスカフェを開催したり,,。ですが,まだ多くの方に知られているとは言えない状況です。そこで,これまでとはひと味違った方法を試みようとしています。その一つがサイエンス×キティです。発表会見では,リニアコライダーコラボレーション(LCC)ディレクターのリン・エバンスさん,副ディレクターの村山斉さんが,キティちゃんのTシャツを着て登場してキティちゃんと記念撮影となりました。

さすがキティちゃんです。この話題をfacebookページ投稿したところ,3日で2000人近い方が見に来てくれました。yhahooニュースを始め,ネットのニュースにも取り上げて頂くことができました。

今後,いろいろなイベントなどでサイエンス×キティグッズが並ぶことになります。沢山の方に親しみを持って頂くきっかけになれば良いと思います。


キティちゃん記者会見の後はILC東京イベントでした。このイベントにも,これまで私達が行ってきた講演会などではあまりおめにかかることがなかった,経済界,IT関連,作家,芸術家の方々に来て頂きました。
前半のシンポジウムでは,エバンスさん村山さんがILCの目指すことやその意義ついて,分かりやすく方ってくれました。村山さんの「異なる宗教や文化はもちろん,政治的に対立している国々からの研究者が宇宙の真理を探るために一緒に研究している」という話は特に印象的でした。
後半は,来て頂いた皆さんと研究者がリラックスした雰囲気で語りあう懇親会でした。実は,ILCのリーダーのリン・エバンスさんや村山斉さんの他にも,高エネルギー加速器研究機構の機構長の山内正則さんをはじめ,日本の素粒子物理業界のリーダー的立場の研究者が集まっていたのです。短い時間でしたが会場のいたるところで宇宙や素粒子の話題に花が咲いていました。

このイベントがILCをもっと多くの方に知って頂く機会になるとよいと思います。






2016年6月5日日曜日

サンタンデールに行ってきた

ヨーロッパ国際リニアコライダー研究会出席のため、スペインのサンタンデールに行きました。今、帰国途中、ビルバオ空港でミュンヘン行きのフライトを待っています。ミュンヘン 乗り換えで羽田へ、そこから更に広島へと長旅は続きます。(すでにここまで、サンタンデールからバスで3時間くらい)
サンタンデールという町は全く知らなかったのですが、スペイン北部、海岸沿の保養地です。スペインでの研究会に出席するのはこれで3回目ですが、最初はバルセロナ近郊の保養地(シッチェス)、その次はアルハンブラ宮殿で有名なグラナダと、いつも良いところで開催されます。

研究会はリニアコライダーの物理と加速器についての議論が趣旨ですが、今回私は日本ースペインの科学産業の協力強化を目指した、産業セッションをスペインの方々、日本の企業の方々と協力して行いました。5月13日に東京のスペイン大使館で開催した、ワークショップに続く第2回です。日本からスペインはさすがに遠く、多くの日本企業の方の出席とはいきませんでしたが、それでも3社の方が日本から出席しました。そのうちの1社の方は、セッション当日のお昼過ぎに空港に到着、そこからタクシーを1.5時間とばして会場に駆けつけるという強行軍でした。
当日、午前中はサンタンデール近郊の企業の訪問、午後はセッションです。並行してリニアコライダー研究会でも並行して会合が行なわれていることもあり、どのくらいの出席があるか心配していましたが、午前の企業訪問は40名近く、午後も日本語ースペイン語の同時通訳にもかかわらず、研究会に来ている日本、スペイン以外の研究者も多く会場に来ていました(会場に来てから日本語ースペイン語で行われる事をしって驚いたのが実情?)。5月のスペイン大使館に続いて、今後の日本ースペインの科学産業分野の協力を強化するきっかけとなったと思います。最後にセッションで講演したかた全員に記念品が送られました。日本とスペインの交流400年を記念した10ユーロ硬貨です。私にも、ということで ありがたく頂戴しました。


セッション後は、主な出席者の皆さんと食事会。こちらの夕食会はいつも夜遅くから始まります。今回も午後9時から日が変わる頃まで続き、時差ぼけの残ってる日本人出席者の中に疲れの見える方もいましたが、それにも増して楽しいひとときでした。
日本から来た企業の方は翌日午前からスイスのジュネーブに向けて移動という強行軍。お疲れ様でした。

  今年の1月から、スペインの研究者や産業界の方と準備を進めてきました。ひとまず役目を終えることができたかと思っていたのですが、、、、今後もさらなる発展を目指して議論を続けることになりました。スペインの皆さんとの密な付き合いはまだ続きそうです。

今回いっしょに働いたスペインの研究者の方から、ワインをいただきました。なんとその方の手製。ラベルがいかにも物理研究者らしかったので、ラベルを作っのかときいたら、中身も自分で作ったとのことと。帰国してから味見がたのしみです。

2016年5月22日日曜日

遠近コンタクトとめがねを両方使うと?

数年来,遠近コンタクトレンズと遠近めがねを使っている。昼間はコンタクト,夜はめがねだ。しかし,「近」の方がそれほど強くなかったので,遠近を使っているという感じはそれほど無かった。それと,コンタクトは交代視のハードレンズ,これは,視線を動かして,遠いところを近いところを見分けるタイプ。遠近めがねも同じなので,両方つかっていても違和感はなかった。

だが,今年になって続けざまに2回,コンタクトレンズを紛失した。紛失の場合,割引価格で新しいものを購入できる契約だったが,続けて2回はちょっとショック。そこで,2週間追捨てのソフトレンズに変えた。ついでではないが,よる年並みには勝てず近い方ももう少し強くなった。

 ソフトタイプの遠近コンタクトレンズは,同時視という方法で遠近を見る。レンズ上の遠用部と近用部が近接していて,網膜上には遠用部,近用部が同時に像をつくる。後は,脳がピントのあった方を認識するということだ。そんなことをあるのか?と思うが,視線を動かさなくても,遠近両方見えるのは確かだ。
 
 コンタクトレンズを代えて最初の1週間は快適だった。コンタクトショップでは,「慣れるまで時間がかかるかもしれない。ハードから変えたので,徐々に角膜の形が変わって見え方も変化するかもしれない」と言われていた。しかしそんなこともなく,問題無さそうと思ってら,1週間を過ぎた辺りから頭痛がでるようになった。特に近いところ見るときにひどい。どうなるかと思ったが,さらに1週間くらいたつと,少しずつ改善してきた。このままでも大丈夫かと思ったが,念のためコンタクトショップで検査してもらって,遠用の度をすこしおとして近い方との差を小さくすることにした。それでも遠方視力は両眼で1.2くらいあるのでOKだろう。

ところで,ソフトコンタクトは2週間使い捨てタイプにしたが,もちろん2週間はちゃんとケアしなければならない。毎日のケアはハードレンズと比べるとちょっと手間がかかる。海外出張時の長時間のフライトとその後移動などの時は,めがねの方が良いだろう。今まで使っていためがねは夜室内で使うことが主な用途だったので,遠方視力を弱めにしているし,フレームもごつい(安いもの)。思い切ってめがねも新調することにした。今度は,遠方視力も乱視もきっちり調整。近いほうも少し強くした。
 
 遠近めがねというのは,累進レンズをつかっている。レンズの中央から上部が遠用,下部が近用になっていて視線を動かして見る仕組みだ。一方,遠近ソフトコンタクトは同時視タイプ。それにソフトコンタクトレンズには乱視の矯正は入っていない(遠近ではできないらしい)。つまり,昼間使うソフトコンタクトと,夜使うめがねでは,見る原理も矯正の度合いも方法も違っている。今日新しいめがねができたので,数時間使っている。新しいめがねの度になれてきたところだ,累進レンズ上の視線の動かし方は,もう少し慣れる必要がりそうだ。
明日の朝,同時視タイプのコンタクトレンズをつけたらどうなるのかな?

自分の体で人体実験やってるみたいだ。。

2016年2月28日日曜日

アインシュタイン人生最大の思いつき


地上で重りと羽を同時に落下させたら,重りが直ぐに落下して,羽はひらひらとゆっくり落ちます。これは地球上の空気抵抗のせいです。もし空気がなければ重たい物も,軽い物も同じように落下することが知られています。中学校の理科で習うでしょうか。ガリレオがピサの斜塔から物を落として実験したというこことでも有名です。
現代版の実験の様子がここにあります。

(長いので結果だけなら2分40秒くらいから)

地球上で物体がうける力,即ち重力は

質量×重力加速度

と書くことができます。重力加速度というのはいわゆるで,決まった値(常数)です。重力は重たい物ほど強く働くということを表しています。

一方,高校でニュートンの運動方程式というのを習います。

力=質量×加速度 (F=maと言うやつ)

力が大きいと加速度が大きくなる。同じ力でも質量が大きいと加速度は小さい(動きにくい)ということを式で表しています。
これとニュートンの運動方程式を合わせると

質量×加速度=質量×重力加速度

となります。これが地球上で物を落とした時の振る舞いを表す式です。
両辺に同じ質量があるので,地球上では

加速度=重力加速度

つまり,どんな質量の物体も落下の加速度はになります。
地上ではどんな質量のものでも同時に落ちることを証明したことになります。

ところが,です。
地球上で物体が受ける重力

質量×重力加速度

にでてくる質量と,ニュートンの運動方程式

力=質量×加速度

にでてくる質量は同じものでしょうか。
重力にでてくる質量は重力という作用によって物が引っ張られるときに現れるもの,重力質量と呼びましょう。ニュートンの運動方程式にでてくる質量は物体の動きにくさを表すもの,慣性質量と呼ばれます。こう考えると,同じ質量でも両者は異なる意味を持っています。言い換えると,重力質量と慣性質量が同じであるという理由はどこにもないのです。
なので,厳密には地球上での物体の落下を表す式は

重力質量×重力加速度()=慣性質量×加速度

です。こう考えていくと,ガリレオが実験で示した,重たい物も軽い物も落下の加速度は同じ,というのは,重力質量と慣性質量が等しいことを証明したという意味になるのです。ガリレオの時代の実験精度はそれほど良い物ではありませんが,今ではこのことは非常に高い精度で確かめられています。しかし,両者が等しいことを理論的に導くことはできないのです。あくまでやってみたら等しかった,という話です。

ここでアインシュタインの登場です。アインシュタインは重力質量と慣性質量が等しいと言うことを原理として採用しました。つまり

重力質量=慣性質量

は正しいと「仮定」したのです。これは,「等価原理」とよばれ,一般相対性理論のもとになった考え方です。アインシュタインが生涯で最も大きな思いつきといったくらい重要なものです。(アインシュタインはもう少し厳密な言い方をしていますが,,)


次週3月4日の重力茶会では,等価原理がなぜ重要というあたりから,重力について話を始めてみたいと考えていますが。いかが?

2016年2月21日日曜日

重力茶はいかが?

 最近,ブログの更新をサボっていて,いざ書こうと思ったら,あれも書いていない,これも書いていないと,,いろいろ出てきて,収拾がつかない。。
というわけで,過去のことは置いて,先の話(と言っても今日だが)を書こう。

昨年のノーベル物理学賞が梶田隆章さんとアーサー・マクドナルドさんに授与された。業績はニュートリノ振動に関してだ。その時,ニュートリノって何とか,幽霊粒子?とかちまたで話題になったこともあって,急遽(というほどでもないが)広島市で皆さんと語り合う機会をもった。名付けて「PUB Neutrinoノーベル賞緊急企画「ニュートリノってなんなのか飲みながら話す会だ。

10人くらいの小さな集まりだったが,来て頂いた方にはそれなりに楽しんでいただいたようで,当日都合がつかなかったあから次の機会を,という言葉も伝わってきた。そこで,ということで,広大カフェスタッフの小坂さんが第2弾を企画してくれた。それが今日。今度は,物理学賞だけでなく,医学生理学賞,化学賞の話と一緒に,自然科学系特集にした。場所は西条の居酒屋と屋さん。本日! 1時間半後に開演。こんな駄文を書いていて良いのだろうか。。。
 もちろん医学生理学賞,化学賞を話すのは私ではない。広大理学部のサイエンスカフェが誇るカフェマスター福原さんの出番。

これだけでも十分話題があると思っていたのだが,2月11日の大ニュースが飛び込んできた。「重力波の初観測。」。私は重力波の専門家ではないが,やはりこの話題に触れない分けにはいかないだろう。。ということで急遽この話題を入れることになった。今日はどんな話になるのだろうか。。ちょっと不安ではあるが,基本は飲み会ということで,言い訳にしよう。とはいうもののそれなりに出し物は作った。まず,重力波の音。これは重力波を発見した研究グループのHPでも聞くことができるが自分でも作ってみた。それと,やっぱり空間の揺らぎの説明にはこれ。ホームセンターで,ゴムシートとたらいと購入して自作。無いよりましというていどだが,,

この話,まだ続きがある。
ツイッターを眺めていたら,重力茶,英語でGraviteaというだじゃれが目に入った。我らがサイエンスカフェの名ファシリテータの温泉茶さんはそこら中でお茶を入れまくっている,お茶の専門家でもある。そこでちょっとしたノリで,「家元,重力茶所望です」といったら,本当に重力茶会が企画されてしまった。家元の行動力にはおそれいるばかりだ。重力波も重力茶も専門ではないのに良いのか,と自問しながら,「まっ,お茶会のネタにしてもらえれば良いか」と開き直っている。こちらは3月4日(金)紙屋町だ。。


真冬のワシントン

2月9日-14日までワシントンDCでUS-Japan Political Leader's Forum on Advanced Science and Technology (日米リーダーによる先端科学技術フォーラム) が開催されお手伝いで言ってきましたそのスナップショットはこちら
ここでは,それ以外の様子を少し。。

さすがに,この時期のワシントンは寒かった。気温は氷点下2~3℃くらいなので,ここ西条と変わりは無いかなと思っていたが,西条でその気温になるのは明け方のこと。ワシントンは午前中,つまり通勤にかかる時間まだそんな気温だった。ホテルから歩いて仕事場に言ったのだけど,その間,顔に当たる風の冷たさは尋常ではなかった。ワシントンDCに行くために,ダウンコートを新しく買ったのだが,本当これがなかったら大変だった。ここで生活している(大都会です)皆さんは大変だなと改めて思ったしだい。

泊まったのは,ホワイトハウスの直ぐ近く,毎日この辺りを歩いて出勤だった。
朝の風景
言わずと知れたホワイトハウス
今回宿泊したのは,実はホテルではなくて,家具付きのアパート。観光シーズンからは外れていることもあり,格安で,2ベッドルーム,2バスルームというとんでもなく広いところに泊まることができた。泊まるとこことができた。といっても,宿泊の手配が遅れたので,適当な値段の普通のホテルが空いていなかったということなのが。とにかく広い。

 

写真はリビングとダイニング(奥にキッチン),この他にベットルームとバスルームが二つずつというつくり。ここに一人で宿泊するなんてもったいない。一言だけ文句というと,このアパートを予約した会社,宿泊前と,チェックアウト前に,自宅に確認の電話をしてきた。内容はメールで来たものと同じ。時差を全く考えず,2回とも日本時間の午前2時30分ころだ。チェックアウトの確認なんて,本人が自宅にいるはずがない。いい迷惑だ。せっかく申し分の無い施設だったのに,画竜点睛を二度も欠いては,,,,

 さておきまりの現地での通信の話。11月にカナダに行ったときにはGigSkyという世界90か国以上で使えるというプリペイドSIMを購入して,現地でチャージした。今回も同じ。300MBで4200円。モバイルWiFiレンタルよりも安いのでこちらにした。00MBで足りるかどうか不安だったが,予想以上に無線LANがいろいろなところに整備されていたので,結果的には184MBの余った。後2日有効期間が残っているけど,行く予定はないな。。。


ワシントンDC滞在中の2月11日,LIGO による重力波の観測という大ニュースが飛び込んできた。直接これに関わってはいないが,素晴らしい話だ。専門家でもないのに,これを話題に一般の方と語りあう会をこれから2回もやることになった。実は,一回目は今日これから。。。その顛末はまた書こうと思う。










2016年1月22日金曜日

センター試験の問題をやってみた

20161月に行われた,大学入試センター試験の物理基礎で出題された問題である。

これについて考えてみたい。(ちなみに正答は⑧)

ア: について,これはIVで良いだろう。
図1

イとウはどうだろう。この問題で想定される等価回路は図1のようなものだろうか?しかしこれでは困ることがすぐに分かる。この場合,送電線で消費される電力\(P_R\)は,
\[{P_R} = IV = {I^2}R = \frac{{{V^2}}}{R}\]
であり,イの解答が複数になる。またウの答えが出ない。したがって,想定される等価回路は図2のように,送電先で電力を消費する負荷抵抗 を想定したものと考えられる。この場合は,
図2
\[P_R = I^2R \ne {\frac{V^2}{R}} \]
ちょっと記述が不親切な気がするが,発電所からの送電ということなので,負荷があることは自明なのだろう。

この小文を書いている理由はこの後,ウにある。
問題文中に,「同じ電力量を送るとき」とあるが,そこでは「発電所から同じ電力量を送るとき」なのか,「負荷に対して同じ電力量を送るとき」なのか,明示されていない。その前に「したがって」とあるし,問題冒頭の文からも,前者を想定していると想像はできる。だがこれは,単なる言葉遊びとは言えないのではないかと考えている。
両方の観点からやってみよう。

①「発電所から同じ電力量を送るとき」

図2において,送る電力量を\(P\)を一定として電圧\(V\)を変えると,
\[I = \frac{{{P}}}{V} \]
となる。ここで一つ考えることがある。送電線の抵抗\(R\)は一定なので,\(P\)が一定の時に\(I\)\(V\)のこのような関係を満たすためには,負荷抵抗 が,
\[r = \frac{{{V^2} - PR}} {P} \]
となっていなければならない。即ち送電の電圧\(V\)をあげると,負荷抵抗\(r\)もそれに応じて増やす必要がある。そうすることによって,\(I\)を減らさないと\(P\)を一定に保つことができないからだ。(負荷抵抗を変えないとすると別途\(I\)を制御する機構を想定することになる。)
この場合,送電線で消費される電力\(P_R\)
\[{P_R} = {I^2} R = {\left( {\frac{P}{V}} \right)^2}R\]
となり,\(V\)を高くした方が,送電線での電力損失は小さくなる。しかし,
このとき負荷抵抗\(r\)で消費される電力\(P_r\)は,
\[
  \begin{align*}
  P_r &=I^2R=\left({\frac{P}{V}}\right)^2r \\
  &=\left({\frac{P}{V}}\right)^2\left({\frac{V^2-PR}{P}}\right) \\
  &=P-\left({\frac{P}{V}}\right)^2R \\
  &=P-P_R
  \end{align*}
\]
となり,送電電圧を高くすると負荷で消費される電力も増える。
これは当たり前のことで,送電電圧を高くすると送電線での電力損失は小さくなるが,常に一定量の電力を送り出しているため,残りの電力すべてが負荷で(必要の有無に関わらず常に)消費されなければならない。負荷で消費可能な電力が増えると考えることはできるが,この問題設定に違和感を感じるのは私だけだろうか?

負荷で必要十分な電力を供給するように,送電電力量\(P\)を調整するという方がより現実的ではないか。結局,これは負荷に対して同じ電力を送る,つまり\(P_r\)を一定に保つという設定で考えることになる。


② 負荷に対して同じ電力量を送るとき
図3

図3のように負荷が消費する電力を\(P_r\)とする。負荷にかかる電圧を\(V_r\)とすると,回路に流れる電流\(I\)
\[I={\frac{P_r}{V_r}} \]
である。したがって,送電線での電力損失\(P_R\)は,
\[P_R=I^2R=\left({\frac{P_r}{V_r}}\right)^2R \]
となって,\(V_r \)を高くすると,小さくなる。このとき送電元の電圧\(V\)
\[V=V_r+IR=V_r+{\frac{P_r}{V_r}}R \]
となり,\(V_r\)を高くすると,\(V\)も高くなる。
\(V_r\)を\(V\)で表すと,
\[V_r={\frac{V+\sqrt{V^2-4P_rR}}{2}} \]
となり,負荷に電力\(P_r\)を送電するためには\(4P_rR < V^2 \)でなければならないこと,\(4P_rR \ll V^2 \)では\(V_r \approx V\)であることが分かる。

即ち,負荷に必要な電力を送るという想定でも,送電電圧を高くすることによって,送電線における電力損失を減少させることができる。

③ もう少し実際に即した考察

図4
実際に送電する際には,図4のように,高電圧で\(V\)で送電したあと,負荷(一般家庭など)の近くで変圧器によって100V(または200V)に電圧を下げて供給する。送電線を通ったあとの変圧器手前の電圧を\(V_T\),変圧器後の,負荷にかかる電圧を\(V_r\)とすると,負荷に供給する電力\(P_r\)のとき,負荷に流れる電流\(I_r\)は,
\[I_r = {\frac{P_r}{V_r}} \]
である。
変圧器で\(V_T\)に昇圧すると,同じ\(P_r\)を供給するので,送電電流\(I\)は
\[I = {\frac{V_r}{V_T}}I_r = {\frac{V_r}{V_T}} {\frac{P_r}{V_r}} ={\frac{P_r}{V_T}} \]
となるので,②における議論の際の\(V_r\)を\(V_T\)で置き換えれば,全く同じことが言える。



余談と感想

気になったので,手元にある物理基礎の教科書(第一学習社)をみた。そこにある説明は①だった。ただし,負荷に関する記述はない。高圧電線による送電ということを教えたいため,詳細は省いたということだろう。
この問題について,いくつかの予備校による解説もみたが,特に突っ込んだ解説は見当たらない。一つだけ,発電所から一定の電力を送ると明示した解説があった。
この話,私も大学の授業でとりあつかっている。最初どのように考察すればよいのか,結構考えた記憶がある。それもあってちょっと引っかかったのだ。
結局「同じ電力量を送るとき」を「発電所から同じ電力量を送るとき」,「負荷に対して同じ電力量を送るとき」,どちらで考えても,送電線の電力損失を軽減するという観点から同じ答えがでる。後者が現実に即していると思うが,物理基礎の問題としては結構難しくなってしまうだろう。出題委員は意図的にどちらでもとれる問題文にしたと考えるのは邪推だろうか。


2016年1月1日金曜日

明けましておめでとうございます(新年早々windowsと格闘)

2016年。明けましておめでとうございます。
本年が皆様にとって良い年でありますように。

さて、ブログの更新をずっとサボっていました。その間海外にも行っているし、ネタが無い、ということではないのですが、なんとなく遠ざかっていました。
新規一転。ことしはアクティブに行こうと思っています。

元旦の朝からなにをしていたか?
Windows10と格闘しています。(継続中) 昨日、大晦日に懸案であった自宅PCをwin7からwin10にアップグレードしました。何事もなく終わり、使っていたのですが。夜中(新年を迎えた直後(^^; 家人よりパソコンが立ち上がらないとの報告。考えてみると、アップグレードの後、しばらく使っていたのですが、再起動は最初だったようです。windowsが途中までたちあがってその後、黒い画面のまま。。なんともできません。
何度が立ち上げ直してみると、windowsの読み込み失敗したとのメッセージと、修復方法の選択画面に。まず復元ポイントの復帰を試したんですが、OSをいれた直後なので、そもそも復元ポイントがありません。
しかたなく、戻すを選択。再起動との表示がでましたが、そこから進みません。時間がかかることもあるかと思い、とりあえずそのままにして寝ることに。
翌朝(元旦です)様子をみると、再起動します、のまま。仕方なく強制終了して再起動。すると今度はウィンドウズをもとに戻しているとのメッセージ。しばらく放っておくとwindows7に戻りました。

さあ、どうしようか。家族とも相談した結果(私のpcではないので)再挑戦することに。
いざと言うときのために、手持ちのディスクにwin7のクローンを作っています。(<-いまここ

それができたら、再度win10のインストールです。

ネットで調べて見ると、似たようなトラブルに遭った方も結構いるようです。
今のところ対象法は定かではありませんが、
何故か外部ディスプレイが選択されている
win10の高速スタートアップ機能が不安定
との話も聞きます。

pcはラップトップなので、外部ディスプレイは?ですが。
まずは、高速スタートアップをオフにしてみよう。

続きはまた。。。。

2016年1月10日付記

 試行錯誤の上、UBSマウスを受けたままだと再起動できないことが判明した。
 レガシーUSBをオフにするなど、ネット上で見つかった対処方法を試したが、効果無し。 
 家族に聞いてもwin10の方が良いという声もなく。。。
 結局win7に戻した。。。