« ギリシャと日本と古代イスラエル? | トップページ | こんな気持ちで、調べてます。 »

磁気で消える重力?天体の質量と重力は、正しく測られているか?その2 重力と電磁力?その3

木星の磁気が大きいことで、ガス型天体とされる木星・土星・天王星・海王星などの重力が強い磁気に乱されているのではと、疑問を持っていました。

すると、面白い研究を見つけたのです。

つくばマグネットラボの大型磁石開発状況
―木吉氏(物材機構)が講演
http://semrl.t.u-tokyo.ac.jp/SUPERCOM/56/56_15.html

気になる箇所を、抜き出してみます。

1GHz級NMRマグネットの開発についての報告があった。

近年、化学・生物の分野でNMRは、その重用性を一層増してきており、特にポストゲノム研究では、タンパク質の構造解析の手段として、その高性能化が期待されている。

NMRの高感度、高分解能化には、NMRマグネットの高磁場化が必要不可欠である。

物質・材料研究機構では、1995年からマルチコアプロジェクトの一貫として、1GHz級NMRマグネットの開発に取り組んでいる。

NMRマグネットは一般に、使用する外部磁場に比例する1H原子核の共鳴周波数を用いて表され、1GHzは23.5Tもの強磁場に対応する。

またNMRマグネットとして課せられる条件としては、磁場の空間的均一度、時間的安定度および長時間にわたる定常的な磁場発生が挙げられる。

均一磁気力場発生マグネットの紹介が成された。

NMRマグネットの開発が進む一方で、タンパク質の立体構造解析の手段としてX線回折がある。

ただし、この場合はNMRと異なり、試料は溶液ではなく結晶が用いられる。

タンパク質の結晶は得ることが難しく、良質の結晶作製法の確立が構造解析の鍵となっている。

最近、宇宙空間等の微小重力環境において、タンパク質溶液の対流を抑制し良質の結晶を作製しようとする研究が行われている。

ここで、磁気力を利用することによっても同様に対流を抑制できるのではないかと提案されている。

この際、タンパク質の結晶成長のためには、重力を打ち消すような方向に磁気力を均一に作用させることが望ましいとされている。

NMRは、Nuclear Magnetic Resonanceの略です。
核磁気共鳴(かくじききょうめい)のことで、外部静磁場に置かれた原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用する現象です。

 難しい説明はわからないけど、NMRって体の中を調べる機器にも使ってるでしょ。

ええ。

体の各部分から発生する電磁波の周波数で、体の断層画像が撮れる検査機器に使用されています。

核磁気共鳴画像法(かくじききょうめいがぞうほう)といい、英語のmagnetic resonance imagingを略してMRIと呼ばれています。

 これを使えば、体の断層画像を連続撮影できるのでしょ。

X線CTでも、似たことは出来ますけどね。

それぞれ、得手不得手があるので使い分けされています。

今回はその話ではないから、あまり深入りしないですけど。

1GHzのGはギガ(giga)と読み、10の9乗、つまり十億の意味です。

 Hzは、ヘルツ(hertz)と読み、国際単位系(SI)の周波数や振動数の単位でしょ。

ここでは、10億Hzの交流を使うと言ってるわけです。

23.5TのTはテスラと読み、磁束密度をさします。

 つまり、磁気の強さをさす単位ね。

特に、重力を打ち消すような方向に磁気力を作用させることが可能と見ている点は注目したいのです。

 蛋白質溶液の対流を抑制する手段として、重力を打ち消すような方向に磁気力を均一に作用させるのでしょ。

つまり、蛋白質溶液の対流を引き起こす原因として重力を無視できないということです。

ここで注目したいのは重力の影響を打ち消すと言わず、重力を打ち消すと言っているのです。

 磁気で、重力は制御可能なのですねえ。

地磁気の強さは場所によって異なり、赤道では弱く、高緯度地域では強いです。
磁力は、24,000から66,000nTです。
これはガウスでいえば、0.24から0.66ガウスとなります。

 nTのnは、ナノ(nano)と読むのでしょ。

nは、10の−9乗、つまり十億分の一のことです。

 じゃあ、地磁気よりずいぶん大きい磁気を発生させるのですねえ。

木星の磁気は、地球の磁場の1万倍です。

 そうですねえ。

 地磁気の磁力は、24,000から66,000nTでしょ。

 地磁気の1万倍では、1Tに届かないのでは。

 nは、10の−9乗、つまり十億分の一ですよ。

 23.5Tより、小さいでしょ。

このマグネットなら、木星のような星の重力だって、十分弱められるって思わないですか。

 物質・材料研究機構の1GHz級NMRマグネットより、木星の磁気は小さいけど…。

 木星の磁気でも、木星の重力はある程度なら、弱まりそうですねえ。

そんな気、しますね。

ポチッとよろしく!

|

« ギリシャと日本と古代イスラエル? | トップページ | こんな気持ちで、調べてます。 »

科学」カテゴリの記事

天文」カテゴリの記事

物理」カテゴリの記事

重力」カテゴリの記事

コメント

38年くらい前NMRについて習った。水素原子の周りを公転する電子が地球や独楽のように電子自身も自転をしている。そこに強い電波を照射すると、コマがぶつかったり弱ったりしたときに起きるようなコマの軸のふらつきがしばらく起きる。ふらつきを歳差運動という。だんだんふらつきが無くなるまでに時間がかかる。強い磁気の中でよろめきを増し、水素特有の吸収線の振動数に合わせた電波を照射する。するとふらついている間入射とはずれた周波数の電波がふらついた電子から放出されて観察装置にはその電波を受信できる。
 このようにして、戻るまでの時間を検出する装置がNMRだと聞いた。ような気がする。

 記事の中身はすると受信機の感度が低いので1GHzで観測するには最低23Tの磁界が必要なんだという話だろうか。
 たとえば1GHzでは波長の長さ30cm位であるので画像分解能は悪い。100GHzで3mmこれよりも高い周波数でないと診断用の画像は粗すぎる。ちなみに100MHzは3mの波長。

 ところで話題を変えて空中浮遊無重力の方法について話してみる。

 磁力に吸着する元素は永久磁石で探せる。馬蹄磁石で試した幼いころを思い出せばよい。
 たとえば砂鉄。スプーンと自動車、それだけ。砂や銅、人体は磁石に反応しない。静磁界には強磁性体以外の物質は吸着しない。
 静磁界は電子のスピン軸を曲げてもその電子を含んだ物体の吸着は起きないのだ。
 だから物体を空中に浮かすほどに釣り合わせ、重力と磁力で連続して引っ張ることができるのは強磁性体の金属に限られるのではないだろうか。
 カエルや水はできそうもない。私の知識の限りでの話だけど。

投稿: 伴 公伸 | 2014年7月 3日 (木) 17時28分

細かいところでいろいろと突っ込みたくなる気持ちはわかります。

私がこの講演の中で一番注目したいのは、あくまでもここです。

重力を打ち消すような方向に磁気力を均一に作用させることが望ましいとされている。

つまり磁気力で重力の見かけ上の大きさが制御可能と主張しているわけです。

制御可能なのは重力の見かけ上の大きさであって、重力の大きさではない点に注意していただきたいのです。

また、磁気力で重力の見かけ上の大きさが制御可能という点にも注目してください。

電磁波と重力波の形式的な類似がここで効いてくるわけです。

そしてまた、強力な磁気力で星を包み込んだらどうなるかと言う疑問も当然出てきます。

予想はもちろん、見かけ上の重力は小さく見えるだろうと言うことです。

面白いことに、ガス天体と思われてきた恒星や惑星は軒並み磁気が地球型天体に比べてはるかに大きいのです。

つまり、地上での装置内で起きている現象から予想できる通りの結果なのです。

投稿: cova | 2014年7月 3日 (木) 20時09分

私の場合は、アインシュタインの重力理論から、重力は引力と斥力から出来てないとおかしいと思うようになり、重力についての情報を集めるようになりました。

そして、重力の見かけ上の大きさは磁場で制御可能という実験を知りました。

じゃあ、天体を丸ごと強力な磁場で包んだらどうなるかと見たら、ガス天体と見られてきた恒星や惑星が軒並み地球型天体より大きいことに気が付きました。

さらに、ガス天体と見られてきた太陽系の惑星のほとんどが輪を持っている事実に、興味が引かれたのです。

そして、木星と、土星や天王星や海王星とでは、輪の材質に違いがあることに、注目することになりました。

磁場と重力の見かけ上の大きさの問題で、木星は土星などとはどうも出てくる値のオーダーに差があるようなのです。

そして、その差はなぜ出るのかを、さらに見ていきました。

そして、レンツの法則に注目するようになりました。

意外な気付きの連続で展開してきた議論なので、驚かれても無理はありません。

でも、私達の気が付いている内容と方向性は、おそらくほとんど同じではないでしょうか。

投稿: cova | 2014年7月 3日 (木) 21時11分

さらに、驚きと困惑の原因の一つが、私の重力についての探求が、数学の問題である確率と集合の関係や複素数の解釈、さらには、なぜ速度の二乗でエネルギーが記述できるのか、などという疑問とも、密接に絡み合っていることでしょうね。

それと、議論には直接絡んで来ませんが、4次元時空はなぜ、3次元空間に対して1次元の時間がマイナスなのかと言う疑問も、複素数や確率についての議論の背後にはあります。

でもお互い、特殊な探求の経歴があったから、似通った問題意識にたどり着けたし、出会えたわけですね。

改めて、よろしくお願いします。

投稿: cova | 2014年7月 3日 (木) 21時23分

電磁波と重力波についての日本語サイトは、残念ながら、今の時点では探せませんでした。

英語で、かろうじてこれを見つけました。
PDF形式ですが…。

Electromagnetic and Gravitational Waves : the Third Dimension

投稿: cova | 2014年7月 3日 (木) 22時19分

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)




トラックバック


この記事へのトラックバック一覧です: 磁気で消える重力?天体の質量と重力は、正しく測られているか?その2 重力と電磁力?その3:

« ギリシャと日本と古代イスラエル? | トップページ | こんな気持ちで、調べてます。 »