【趣味】「粒子加速器」を自作した猛者現る 「リビングの片隅で組み立てた」──工学素人の“理論屋”が一から試行錯誤

1 :ごまカンパチ ★:2019/08/09(金) 23:33:08.52 ID:1u4loOsh9.net
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20190809-00000023-zdn_n-sci
 電子や陽子などの荷電粒子を加速する「加速器」という名前を聞くと、日本なら高エネルギー加速器研究機構(KEK、茨城県つくば市)や
SPring-8(兵庫県佐用郡)、海外なら欧州原子核研究機構(CERN)といった研究所・研究施設の大型実験機器を想像するかもしれない。
そんな加速器を卓上サイズで再現した作品が、「Maker Faire Tokyo 2019」(東京ビッグサイト、8月3〜4日)で展示されていた。

■何がどう動いている?
 この卓上サイズの加速器は「サイクロトロン」と呼ばれる種類の、陽子やイオンを渦巻状に加速する装置だ。
どのように動作しているのか、展示のアシスタントをしていた理化学研究所の竹谷篤さんに聞いた。
「中央の空間は真空になっています。この空間に、水素ガスを注入します。空間の中央にはフィラメントがあります。フィラメントに電流を流して暖めると、
近くの水素ガスが電離して、電子と陽子に分かれます。半円状で中が空洞な『Deeステム』という真ちゅうの電極にマイナスの電圧を掛けると、
陽子はプラスの電荷なので引き寄せられます」(竹谷さん)

「空間の下には磁石があるので、ここには磁場があります。磁場の中を荷電粒子が動くため、『フレミングの左手の法則』(ローレンツ力)で
陽子はDeeステムの中を半周回ります。陽子がDeeステムから出ていく際にDeeステムをプラスにすると今度は陽子が反発して残りの半周を回ります。
引き寄せて、反発させて、引き寄せて、反発させて……と繰り返すうちに陽子の速度が上がり、渦巻状に軌道が大きくなっていきます。
このように加速した陽子が検出用の金属棒にぶつかると、電流となるため測定機器が検知できます」(同)
竹谷さんは、「大型の加速器も原理はこれと全く同じ」という。

■“理論畑”の出身 工学を知らず設計や機材選びに紆余曲折「だがそれがいい」
 加速器を作ったのは、高梨宇宙(たかおき)さん。学生時代には理論物理学(素粒子論)を学んでいたが、実験に関する教育は受けていなかった。
「目の前で動くものが欲しかったので、自分で作りました」という。作ること自体が目的のため、作った加速器は何か実験に使えるものではないとしている。

 工学に関する知識がなかったため、完全に手探りで製作を進めた。核となる真空チャンバー部分は自身で設計し、業者に発注しようとしたが、
「個人でこんなもの作らないだろう」と怪しまれ、なかなか受けてくれるところが見つからなかった。
そんな中でも説明を聞いてくれる業者が見つかったため、なんとか発注できた。しかし、製造後に設計ミスに気付いた。
真空用のフランジ(パイプの継ぎ手)として業界ではよく使われている規格とは別のもので設計してしまっていた。
フィラメントにはタングステン線を用いている。0.8ミリ径の銅線に0.45ミリの穴を開け、タングステン線を通している。
精密な作業であることから、時計修理用のルーペで拡大しながら手作業で行った。
「フィラメントは実験中に焼き切れてしまうこともあります」と高梨さん。
展示しているものも、本来は通電して赤く光る様子を見せたかったが、展示当日に焼き切れてしまったのだという。

 周辺機材をそろえるのも苦労した。主に「Yahoo!オークション」や「eBay」で中古品を安く手に入れたが、機材の中には
「うまくシステムに合わないものもありました」(高梨さん)。
加速器の稼働にはどのような機材が必要なのか、インターネットで論文を参照したり、メーカーのカタログを見たりして探していたが、
アマチュア無線に詳しい知人に相談すると「こんな機材がある」と紹介された。システムにぴったりだったためすぐに導入した。
「工学のことを知らないため、この形になるまでかなり紆余曲折がありました。失敗したこともありましたが、自分で設計し、製作して稼働までできたため、
目標は達成できました」と高梨さんは語る。

○誰もやっていないことをやるのが楽しい
 この種の実験機器の自作というと、「高校生が核融合炉を作った」というニュースが思い起こされるが、高梨さんは
「核融合炉は作り方がネット上でまとめられているため、あまり面白くありません」という。

※続きはソースで

画像

245 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 06:22:10.71 ID:z4eOIjXm0.net

ブラックホールが生まれて地球が吸い込まれるなんてことにならないの

365 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 10:36:53.61 ID:xFWi25AC0.net

>主に「Yahoo!オークション」や「eBay」で中古品を安く手に入れた

フランジは販売していない

104 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 00:56:16.16 ID:G1eiWU7a0.net

小型で持ち運びに便利。
どこでも加速器が完成。
ロケットに詰めて、衛星でも実験可能。
すでに、やっているてか。
でも、安価で使いやすそうなので、日本の実験棟に一つどう。

303 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 09:33:30.08 ID:TuqEvnIt0.net

天使と悪魔に出てくるようなやつ?

541 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 09:25:26.58 ID:7vkndPiR0.net

で、作ってどーすんの?
ガンプラみたいな認識なん?

300 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 09:29:02.33 ID:t82VQ/+r0.net

トーマス・ウェイツ『ゼロからトースターを作ってみた結果』を思い出した

いろいろと、違うんだけどね

432 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 17:30:56.15 ID:b4WrhJOd0.net

>>165
「職場を経由して入手できる」「業者の伝手」じゃない、探し直した業者なんじゃないの?

106 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 00:59:06.07 ID:VVtZJsxn0.net

>>102
野良ブラックホールが重力に惹かれて地球圏内を走り回ったらあちこち穴が空いて人類が滅んでしまう

425 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 17:03:19.75 ID:wbpB9dAJ0.net

>>422
KEK より放射化銅線が盗まれる
2010年12月17日 12:30

ある Anonymous Coward 曰く、
KEK 高エネルギー加速器研究機構の
放射化物使用施設に保管中の、
加速器で使用した銅線材 (1 巻約 4.6 kg、直径約 30 cm)
192 個 (うち 2 個は構内で発見) が
盗難の被害にあったそうな
(KEK のお知らせ、毎日 jp の記事より) 。
といってもKEK 広報室長の
tweet によれば「10 cm の距離で 2 ヶ月以上連続して過ごすと、
一般の方の法律で定められた被曝許容量を超える」
レベルだそうで、
銅線フェチでも無い限り実害はなさそうだが、
関係者としては何もこれを持ち出さなくても、
と言ったところかもしれない。
そんなこの放射化銅線であるが、
もし一般の銅スクラップとしてリサイクルされ
希釈されて回収どころか追跡も困難という状況になったとして、
一般人のタレコミ子には問題ないだろうが、
超高性能検出器など扱う逸般人には「なんか最近ノイズの多いロットが〜」とかなったりするのかな ?
はたまた、音響系逸般人の間で「音に刺が出るケーブルがある」とか噂が、
なんて妄想膨らむので、詳しい人よろしく。

149 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 01:49:58.65 ID:h3uuQV7r0.net

>>145
ドキッ

16 :名無しさん@1周年:2019/08/09(金) 23:40:15.18 ID:6/xbkLZl0.net

とうとうマイ核兵器を作れる時代が到来したか
気に入らないやつを根絶やしにできるとか21世紀は夢のようだな

632 :名無しさん@1周年:2019/08/13(火) 10:05:37.25 ID:P9beqYbG0.net

>>627
あれもフールプルーフの設計事例として考えると、本当によくできているよな。

244 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 06:21:46.04 ID:iIC4ue2Z0.net

>>230
女に研究は無理っていって首になったノーベル賞物理学者いたなw

369 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 10:52:48.47 ID:WLDea6PQ0.net

サイクロトロンは
戦中、仁科博士が作ってる
家の裏山でウラン探してた

395 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 12:18:09.82 ID:dFQLS8x50.net

俺が作ったらスーパーフジオカンデになる

326 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 09:55:45.38 ID:mPEW30Ws0.net

まあ大型加速器のミニチュア感ってギミックを追求するとこうなるけど、
そういう縛りがないなら意外と簡単かもな。ていうか意外とすでにあるかも。

99 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 00:44:09.51 ID:TXcJrTOJ0.net

取り出せる熱>電気代
ならエネルギー革命か

342 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 10:09:24.42 ID:cLHmdbI40.net

古典的キラキラネーム

227 :論文通らなかったら裸(女は強し)で勝負?:2019/08/10(土) 05:40:30.09 ID:iHEIYMSj0.net

>>215

【JAPAN】米一流科学誌「サイエンス」が日本の論文不正連発を「嘘の大波」と大特集 撤回論文数トップ10人中5人が日本人★3
asahi.5ch.net/test/read.cgi/newsplus/1535175768/

【ポスドク・ネット婚活】文系の博士課程「進むと破滅」 ある女性研究者の自死 ★9
asahi.5ch.net/test/read.cgi/newsplus/1555074384/

STAP細胞論文問題/小保方晴子氏会見
https://www.youtube.com/watch?v=yjXpyiq-NR8

【科学】グラビア登場!STAP細胞・小保方晴子氏の「美貌」に騒然!★2
https://hayabusa9.5ch.net/test/read.cgi/mnewsplus/1522247946/

446 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 19:02:00.79 ID:3EaUgN2U0.net

>>445
大金持ちになっても出来る贅沢なんてたかが知れてるし
出世したところで自ら威張ってたら馬鹿かと思われる
なるべく目立たないように謙虚に慎ましく生きるのが
一番安泰で自分も周りも幸せになれるって宗教関係なく
空気で察せられる国だからな

434 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 18:11:33.25 ID:O0c1AbfY0.net

ちなみにこの記事で書かれている高校生が作った核融合炉とはブラウン管の開発者
となるフィロ・ファーンズワースが1930年代に発明したフューザーというもので
いわゆる核融合炉とは別物。
フューザーは真空チャンバーにイオン化した電子を打ち込むことでチャンバー内に
高音のプラズマを発生させるもので、原理的には核融合炉と似ている。フューザー
は 1970年代くらいまでは研究の対象となっていたが、フューザーではエネルギー
を取り出すことができないことがわかり、現在は、過去のものとなっている。
このフューザーを作った高校生とは原子炉を作った「アトミックボーイスカウト」
とは別人 。フューザーと卓上加速器を比較すると、技術的にはフューザーの方が
難易度が高い。フューザーは真空チャンバーが必要でこの部分を含めて完全自作
することは町工場レベルの工作機械がなければ無理。ただし、指摘の通り、フュー
ザーは自作ホビイストがおり、開発のための資料はそれなりに公開されてる。
フューザーの画像は、これ

391 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 11:52:33.05 ID:45EXpLQe0.net

>>36
リビングが生まれつき重度障害の有る子供の家みたいだ

562 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 13:41:33.81 ID:sGdJOWa50.net

個人で作って役に立つもの?

203 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 04:39:34.09 ID:OCNHFwpR0.net

>>198
しかしまぁ。
昭和の世代はあんだけテレビ見てたのに。
ピンピン長生きしてますよねw

381 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 11:21:27.72 ID:l0yENtly0.net

理論上では加速器を用いで人工的にブラックホールを生成することも可能
住人が自宅で生成したブラックホールに吸い込まれて消える摩訶不思議な事件を見てみたいw

195 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 03:46:45.85 ID:iHEIYMSj0.net

「粒子加速器」というと、とりあえずは、放電とか加熱でプラズマを作るけれど、
後は、牧羊犬が羊の群れを脅したりすかしたりして誘導してゆくように、
電場や磁場を使って、目的の粒子を誘導してゆくイメージがある。

557 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 13:25:03.27 ID:7jrS66/J0.net

>>553
お前たちが知恵と金を絞って苦労してできたものが一般人の趣味で作られて悔しいのはわかる

177 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 02:44:00.47 ID:4b8T2uQ50.net

>>32
ブラックホールわかってて言ってる?

29 :名無しさん@1周年:2019/08/09(金) 23:46:16.34 ID:2dzFg62D0.net

>>1
なんぞ?www
なんちゅー趣味やwww

560 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 13:33:47.79 ID:3GqvpHif0.net

>>553
この手のは海外だと結構あるんだよ。
たまに10代が作って話題になる

413 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 13:27:15.14 ID:94K3osFN0.net

>>408
ウソつくなよ。
放射化の恐れがあるものはそれ用の倉庫に保管している。
その昔、タイにリング送った際、銅線が盗まれしまって困り果てたとの話は聞いたが。

311 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 09:40:02.09 ID:7RtBs9Gi0.net

よくわからないからサザエさんで例えてくれ!!

536 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 09:19:46.85 ID:fA5GxRuN0.net

>安全面についても問題はないという。
>「与えているエネルギーが低いため、放射線は出ません。
>水素ガスもカセットコンロのボンベのような小さなもので供給しています。
>人に害を与えるよりも、フィラメントが焼き切れたり、回路がショートして焼けたり、ガラスが割れたりして機材が壊れることの方が多いでしょう」(同)と見ている。

自作加速器は、どのくらいのエネルギーなのかスペックが知りたいな。

163 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 02:04:09.27 ID:yiCAyJZs0.net

目で見えないわけだしそんな事が本当におきてるの?
やってる事は水素ガスの電球やん。

210 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 05:08:59.48 ID:QKB1cVfn0.net

見た目も本物を縮小したみたいで良いw
なんかエンジンラジコンなんかと共通する大人の遊びだわ
パイプ部品がネオン管のように怪しく光る仕組みが出来ないものかw

480 :名無しさん@1周年:2019/08/11(日) 07:47:16.64 ID:4YdK0Alp0.net

>>476
だから放射線じゃないんだよ
放射線の意味わかる?

399 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 12:36:41.12 ID:mPEW30Ws0.net

>>398
まあそういう現実もあるけど、シンクロサイクロベータートロンの原理と、核融合ネタは
大学入試の定番の問題なので、ちょっとやる気のある高校生なら勉強してるからねえ。
そっから東大の一般的学生生活が始まるわけですよ。理一ですけどね。

617 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 23:47:22.73 ID:sMxdsp0m0.net

>>596
何を言ってるのか意味不明

>>588の意味を説明しろ

383 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 11:27:03.19 ID:E53/PQ2G0.net

リアルドクターストーン

415 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 13:33:32.05 ID:D0khRUF+0.net

よく細かい部品の手配とか製造とかやったよね
古くさいミサイルでも自分で作るとなると個人でも骨だよ

143 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 01:44:36.34 ID:tnsglINi0.net

そういえば直線に近付く位の速さを持てば管を破り飛び出すだろうな

622 :名無しさん@1周年:2019/08/13(火) 09:23:06.99 ID:LvuByrK30.net

>>619
タングステンから陽子を引っ張り出すには、核分裂の核反応が必要だろうがwwww

水素を加熱プラズマ化して電子を剥ぎ取れば、そのまま陽子になるだろ。

602 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 21:52:11.31 ID:utehUXJe0.net

海外にそんなガキ居たような

246 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 06:26:19.29 ID:9mWdAPPn0.net

電子レンジ?

597 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 21:44:55.94 ID:aaAFiAiA0.net

割としょうもない機械について、
さらにしょうもない無職ポスドクが意味不明な事を喚くスレ。

563 :名無しさん@1周年:2019/08/12(月) 13:44:36.83 ID:tSpd6RKp0.net

自宅で対称性の破れを検証するのかw

317 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 09:46:13.62 ID:R/UwBZNI0.net

実験で大爆発の危険あるだろ

31 :名無しさん@1周年:2019/08/09(金) 23:46:54.87 ID:1uTms4V00.net

>>1
理研の先生か・・・

じゃガチだな。

136 :名無しさん@1周年:2019/08/10(土) 01:33:46.19 ID:tnsglINi0.net

>>133
いや粒子に加圧し続ければ粒子一発で吹っ飛ぶだろう衝撃をもたらすだろう
粒子がメガでなくともいい

498 :名無しさん@1周年:2019/08/11(日) 11:52:19.81 ID:3eIqSMCX0.net

>>10
ガンダムSEED最終回で見たけど、 名前が思い出せない。

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