長岡技術科学大学 工学部/工学研究科電気電子情報工学専攻 准教授 佐々木 徹 先生
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30分のミニ講義を聴講しよう！小さな実験室で大きな宇宙を創る
宇宙空間で起こっている現象を明らかにするためには、ロケットを飛ばす、天体観測する、シミュレーションするなどの方法が考えられますが、地上で宇宙空間を作り出すことができたら、なんて考えたことはありませんか？ 実験室で宇宙を創る方法を説明します。
宇宙は何からできている？
宇宙を作る装置
小さな実験室で大きな宇宙を創る
先生からのメッセージ
夢ナビ講義も読んでみよう実験室でプラズマを発生させて模擬宇宙を作り、宇宙の謎に迫る！
固体、液体、気体、そして「プラズマ」？学校の授業で、物質には「固体」「液体」「気体」の三態があると習ったと思いますが、さらにエネルギーが高くなると「プラズマ」と呼ばれる状態があります。プラズマは気体をさらに加熱した時に分子が電離し、イオンと電子に分かれて自由に動き回る状態を指します。蛍光灯の内部、ろうそくの炎、オーロラ、雷、プラズマテレビもこのプラズマの状態を使って、ディスプレイに映像を映しています。太陽もプラズマですし、宇宙空間も99％がプラズマだと言われています。パルスパワーで、模擬宇宙を作るプラズマの研究では、エネルギーを圧縮して、瞬間的に一気に開放する「パルスパワー」という技術を使って、プラズマを発生させます。この技術を使えば、ドライヤー1秒ほどの電力でも、発電所1基分に相当する電力にすることができます。瞬間的ではありますが、地球、しかも実験室にいながらにして宇宙と同じような模擬宇宙空間を作ることができます。ナノ秒単位で記録できる測定器などの高性能な機器が必要ですが、維持コストは、ほとんどかかりません。ロケットを打ち上げるよりも、手軽に宇宙を再現して実験することができるのです。謎だらけの宇宙空間をプラズマが解決する？宇宙空間はわからないことがいっぱいです。例えば、木星の外側はガス、中は金属水素を中心に構成されていることがわかっていますが、中間層はどのようになっているのかはわかっていません。また、宇宙空間で観測される無衝突衝撃波についても、なぜどこにも衝突していないのに、衝突したような衝撃波が起きるのかも未解明です。
しかし、こうした謎は高エネルギー密度状態のプラズマを作り、宇宙と同じような状態で観察や研究を繰り返すことで、解明されるかもしれません。宇宙空間のたくさんの謎を、プラズマで解決できるのではないかという夢が広がっているのです。