野球で投手が投げるフォークボールが「落ちる」のは、ボールの回転数が直球に比べ少ないからではなく、回転しながら進む際に下向き垂直方向に働く力「負のマグヌス効果」が起きていることが理由だと、東京工業大などの研究チームが導き出した。ボールの縫い目の回転の仕方によって、浮き上がる力とは真逆の力が働いていた。１回転で縫い目が４本見えるフォーシームに比べ、同じく２本見えるツーシームのほうが落差が大きく、１９センチも差があったという。 東工大の青木尊之教授らの研究チームで、同大学術国際情報センターのスーパーコンピューター「ＴＳＵＢＡＭＥ３・０」を活用した。ボールの表面の縫い目にかかる空気の圧力、流れまでを詳細に分析するシミュレーションを行い、ボールにかかる抗力などを割り出した。 投げたボールは（１）球速（２）回転数（３）回転軸によって軌道が決まる。また、ボールにはバックスピンの回転がかかるため、空気の流
千葉大などの国際チームが、物質のもととなる素粒子に関する基本的な考え方「標準理論」で予測された現象の一端を観測したと、11日付の英科学誌ネイチャー電子版に発表した。宇宙から飛来した「反電子ニュートリノ」という素粒子が関わる特殊な反応で、南極にある観測装置で捉えた。 国際チーム「アイスキューブ」は、南極点の表面から1.5～2.5キロ下の氷中に設置した大型観測装置を使用。2016年12月、高エネルギーの反電子ニュートリノが氷の水分子の電子とぶつかった際に放つ光などを確認し、分析によりグラショー共鳴が起きたと特定した。
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氷が滑る理由について、全人類は勘違いをしていたようです。 2月18日に『Physical Review X』に掲載された論文では、氷の上を物が滑るための条件として、表面の「水の層」が必要ないことが示されました。 氷の上を滑るときには表面に溶けた「水の層」が作られるとする説は150年前（1886年）から言われてきましたが、どうやら間違いだったようです。 では、何が氷の滑りやすさを決めていたのでしょうか？
宇宙の大規模構造と再構築法のイメージ。再構築法は、右手前から左奥へと移り変わるように、宇宙の大規模構造の進化の時間を戻し、初期の密度ゆらぎの分布に近づける作用を持つ手法。（クレジット：統計数理研究所） 画像（1.7 MB） 宇宙が始まった頃の様子を探るために、スーパーコンピュータを用いたシミュレーションによって、宇宙の構造進化の時間を戻しごく初期の状態に近づけるという新しい手法が、初めて開発されました。宇宙初期の状態を説明する理論を検証するには、膨大な宇宙観測のデータが必要ですが、今回開発された手法を用いることで、観測に必要な時間を大幅に短縮することが期待できます。 宇宙での銀河の分布は一様ではなく、「宇宙の大規模構造」と呼ばれる泡のような構造を作っています。この構造は、宇宙初期に起こった加速的な膨張に起因するミクロな密度ゆらぎが、重力の作用によって成長し形成されたと説明されています。これ
ノーベル賞受賞１００年記念「アインシュタイン展」 期 間 ： 2021/03/20（土）～ 2021/06/06（日） 令和3年3月20日(土曜日・祝日)から特別展「ノーベル賞受賞100年記念「アインシュタイン展」」を開催。 20世紀最高の物理学者と称される、アルベルト・アインシュタイン（1879年～1955年）は、20世紀前半に相対性理論やブラウン運動などを提唱し、1921年に光電効果の理論的解明によってノーベル物理学賞を受賞しました。本展は、その受賞100年記念として開催するもので、アインシュタインの科学理論について、体験装置やゲーム、科学玩具、最新映像技術を駆使し、子どもたちが楽しみながら学べる内容の展示を行います。また、没後に多くの個人資料の寄贈を受けたヘブライ大学（イスラエル）の特別協力を得て、アインシュタインゆかりの品も借用し、幼少時の挫折体験や晩年の平和活動など、深みのある人
特殊相対論が提示する世界像において同時性は「相対的なもの」になります。そしてこうした世界像は矛盾を含みません。それゆえ、仮に「絶対的同時性」や「絶対的現在」の概念が何かしらの意味で必要かもしれないとしても、その理由は《特殊相対論の内部に問題があるから》ではありません。むしろ、もし問題の概念が必要だと言えるのであれば、それは物理学外部の理由からです。 「絶対的同時性」あるいは「絶対的現在」という概念は何かしらの意味で必要だ、と考える哲学者がいます。以下、そのように考えることの理由として提示されることのある、ひとつの説明を定式化します。それは選択や責任を鍵概念とする説明です。 まず特殊相対論において次の三つは容易に同時に成り立ちえます。 （１）時空点aにおける私（の運動）にとって、時空点bにおけるあなた（の運動）は相対的に同時である。 （２）時空点bにおけるあなた（の運動）にとって、時空点cに
自然科学における時間は、私たちが感じる「ありありとした現在」を否定し、結果的に哲学者には時間を「空間化」しているように映る。時間や現在に対するそうした捉え方の違いはどこにあるのか。好評を博したシンポジウム「『現在』という謎」を軸に、物理学と哲学それぞれの立場からのコメントと応答も盛り込む、唯一無二の時間論集。 【電子書籍あり】 紀伊國屋書店 Kindle はじめに［森田邦久］ 第1章 物理学における時間――力学・熱力学・相対論・量子論の時間［谷村省吾］ コメント：物理学における時間と時間の形而上学［佐金武］ リプライ：物理学の概念を形而上学で塗り重ねてもすれ違いになるだけではないのか［谷村省吾］ 第2章 時間の問題と現代物理［筒井泉］ コメント：時間の「逆行」とはどのような現象か？［小山虎］ リプライ：量子力学での因果関係と哲学的視点［筒井泉］ 第3章 現代物理学における「いま」［細谷暁夫
事件の当人である素粒子たち私たちの宇宙は「物をつくる粒子」と「力をつたえる粒子」からできている / Credit:九州大学超対称性の話を理解するには、まず素粒子が何かを知らなければなりません。 というと、なにやら難しそうな雰囲気を感じるかもしれませんが、内容は極めてシンプル。 結論から言うと 「私たちの宇宙」＝「物を作る粒」＋「力をつたえる粒」 という簡単な足し算が元になります（ヒッグス粒子は力をつたえる粒子の仲間で質量を作っています）。 例えば地球と太陽の場合。 地球と太陽は「物を作る粒」の巨大な塊です。 しかし「物を作る粒」を集めただけでは、地球は太陽の周りをまわってくれません。 地球が一定の距離をとって太陽の周りをまわるには「力をつたえる粒」（この場合は重力）が必要になるのです。 具体例を地球と太陽ではなく、磁石と鉄、電池と電球にしても 「私たちの宇宙」＝「物を作る粒」＋「力をつたえ
世界は壁抜けの達人で満ちているようです。 12月18日に『Science』に掲載された論文によれば、音の不思議な壁抜け現象を確認したとのこと。 発せられた音は、スタジオの防音壁よりも遥かに手ごわい完璧な音の絶縁バリア（フォノン結晶）を減衰することなく100%の出力を維持したまま通り抜け、向こうの空間に抜けていきました。 研究成果を応用することで、音響の世界は全く新しい段階に入るでしょう。 しかし、いったいどうしたら全く減衰しないまま音がバリアを壁抜けできるのでしょうか？ >参照元はこちら（英文）
コペンハーゲン解釈を学ぶ時、一番最初にひっかかるのは「波動関数の収縮」という概念ではないだろうか。 ある量子系を測定して結果を得た途端、その状態は瞬間に別な状態へと変化するという、あの話だ。 古い教科書で学んだ先生方からは、「そんなことは気にするな。まずは計算ができるようになれればいい。（Shut up and Calculate!）」と親切なアドバイスを受けた人もいるだろう。 それでも何か気持ち悪い感じが残っている人も多いらしい。 従来の教科書ではコペンハーゲン解釈の本質的パーツの説明が抜けているから、こういう消化不良を起こすのだと思われる。 「コペンハーゲン解釈では波動関数（量子状態）は物理的実在ではなく、認識論的情報概念である。」としっかり理解すれば何も問題は起こらないのだ。 観測者が持っている系の情報量に応じて、１つの量子系に対する波動関数は人によって異なってもいい。 実在論的解釈
理化学研究所(理研)と慶應義塾大学(慶應大)は9月8日、量子力学的に運動する多数の粒子系である「量子多体系」において、最低エネルギー状態(基底状態)が持つ「量子もつれ」に関する新たな法則を発見したと発表した。 同成果は、理研革新知能統合研究センター汎用基盤技術研究グループ数理科学チームの桑原知剛 研究員と、慶應義塾大学 理工学部物理学科の齊藤圭司 教授の共同研究チームによるもの。詳細は、オンライン科学誌「Nature Communications」に掲載された。 量子力学の世界には、まるで光の速度を超えるどころか、どれだけ距離が離れていても無限大の速度で情報が伝達しているかのような不思議な現象がある。それが量子もつれ(量子エンタングルメント)だ。かのアインシュタインは量子もつれのことを「不気味な遠隔作用」と呼んで、量子力学そのものも含めて毛嫌いしたという。 量子もつれを利用すれば、光速を超
うだるような暑い日が続く8月。エアコンの効いた屋内で涼んでいたくなりますが、“冷房によるハプニング”がTwitterを騒がせています。それは「ガラスの熱割れ」。35度の猛暑日に室温を18度まで下げた所、窓ガラスに大きなヒビが入ってしまったと述べる画像付きツイートが注目を集めました。 20日ごろまで暑い日が続くと予想され、熱中症対策のためにも屋内を涼しく保ちたいところですが、過度な冷房はガラスの破損につながってしまうのでしょうか？ ガラスメーカーのAGCによれば、「熱割れ」の原因はそう単純ではなく、屋内外の気温差程度でガラスが割れる可能性は低いといいます。 それでは、一体どのようなメカニズムで熱割れは発生してしまうのでしょうか？ 考えうる要因や注意すべき点を同社に聞きました。 画像提供：うたくれすと（@uta7me7）さん AGCによれば、ガラスは決して熱に弱い素材ではなく、急激に温度が変化
ヒッグス粒子はこの世を構成する素粒子に質量を与える特別な粒子として知られています。 ヒッグス粒子の存在が知られるようになる前は、質量は物質の「内部」に存在する物理量であり、物質とは不可分だと考えられてきました。 しかし素粒子物理学の発展により、質量は物質の「内部」ではなく、物質にヒッグス粒子がまといつくことで「外部的に」生じることがわかってきました。 この素粒子に対するヒッグス粒子のまといつきは「ヒッグス機構」と呼ばれており、2012年にヒッグス粒子が発見されてから現在に至るまで、素粒子物理学において最も注目される粒子になりました。 ですが、ヒッグス粒子の発見だけではヒッグス機構を証明できていません。 ヒッグス機構を証明するには、数ある素粒子たちの質量がヒッグス粒子のまといつきによってどのように生じているかを、一つずつ観察を通して確認していかなければならないのです。 ヒッグス機構の証明は重
理化学研究所（理研）数理創造プログラムの横倉祐貴上級研究員らの共同研究チームは、量子力学[1]と一般相対性理論[2]を用いて、蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述しました。 本研究成果は、ブラックホールの正体に迫るものであり、遠い未来、情報[1]を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できます。 近年の観測により、ブラックホールの周辺のことについては徐々に分かってきましたが、その内部については、極めて強い重力によって信号が外にほとんど出てこられないため、何も分かっていません。また、ブラックホールは「ホーキング輻射[3]」によって蒸発することが理論的に示されており、内部にあった物質の持つ情報が蒸発後にどうなってしまうのかは、現代物理学における大きな未解決問題の一つです。 今回、共同研究チームは、ブラックホールの形成段階から蒸発の効果を直
トッケイヤモリ足裏の近接写真。指の部分が複雑な構造になっているのが分かる。 Photograph by Keller Autumn 自然界にはクライミングの名手がたくさんいるが、ヤモリより見事なものはおそらくいないだろう。 小さな爬虫類であるヤモリの多くは、吸着性のある足指でスパイダーマンのように切り立った壁をはい上がったり、天井からぶら下がったり、ガラスのようにツルツルした表面をしっかりつかむことができることが知られている。 ヤモリが持つ最高性能の吸着性はあまりにも見事なので、科学者たちはこれを模倣してテープや接着剤など人間が使う用途へ実用化しようと、10年以上熱心に研究を続けてきた。 今回新たに発表された研究で、ヤモリがくっついたり離れたりできる複雑な仕組みの一部が解明された。 科学者たちはモデルを使って、東南アジア原産種であるトッケイヤモリが足指の毛の角度を変えることで吸着力を強めた
未発見の謎の物質「暗黒物質」を探索している東京大や名古屋大、神戸大が参加する国際実験チーム「ゼノン」は17日、イタリアのグランサッソ国立研究所の地下にある施設で実施した実験で、想定外の事象を観測したと発表した。未知の素粒子を捉えた可能性があるという。暗黒物質である可能性は低いが、信号の特徴から素粒子物理学で存在が予想される粒子「アクシオン」かもしれず、東大などはさらに詳しく調べる。アクシオンも
物理学は常に数学の発展と共に進歩してきた。 というより物理学からの必要に駆られた要請によって新たな数学の概念が切り開かれてきた。 したがって当然、物理を学ぶ際には現象そのものの理解とその裏に潜む数学的内容の理解が両輪となるのだが、 なぜだか日本の学校教育においては、この前提が上手く機能していない。 物理分野においてある現象を習ったその翌年に、ようやく数学分野において必要な概念が登場するといった具合だ。 具体的には、以下のようなものがある。 小学校６年の理科で「てこ」の法則性を学ぶ。この背景にあるはずの「反比例」の関係は中学１年の数学で習う。 中学校３年の理科で力の分解を学ぶ。この背景にあるはずの「三角比」は高校１年の数学Ⅰで習う。 中学校３年の理科で運動エネルギーを学ぶ。この背景にあるはずの「二次関数」は高校１年の数学Ⅰで習う。 高校１年の物理基礎で等加速度運動を学ぶ。この背景にあるはずの
「物質の第5の状態」であるボーズ＝アインシュタイン凝縮(Bose-Einstein condensation：BEC)が国際宇宙ステーション(ISS)で行われた実験で生成されました。今回の実験では、宇宙という微小重力環境におけるボーズ・アインシュタイン凝縮は、地球上のものとはさまざまな特性が異なるということが実証されました。 Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting research lab | Nature https://www.nature.com/articles/s41586-020-2346-1 Quantum matter orbits Earth https://www.nature.com/articles/d41586-020-01653-6 Quantum 'fifth state of
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【光学】凹面鏡 - ScienceTime Physics