中国の成果を讃える（その２） - 場の量子論を制覇しよう！

　現在2024年1月17日9時25分である。（この投稿は、ほぼ６８２０文字）（昨日、ポートへ行く京浜急行の中で、スマホで書き始めた。途中から、家で書いている）

麻友「良く眠れた？」

私「そりゃー、あれだけ頭使ったら、疲れているし、寒かったので、エアコン入れて、快適に、眠って、７時３１分に、目覚めた」

若菜「眠れないと、入院とかなりますものね」

結弦「早速、昨日の続き」

私「この表の根拠を問題にしていたのだった」

おもな放射性核種（放射性同位体）（２）

核種　　半減期　　　壊変形式

${{}^{55}\mathrm{Co}}$ 　　17.53h　　　 ${\mathrm{EC},\beta ^{+}}$

${{}^{56}\mathrm{Co}}$ 　　77.236d　　 ${\mathrm{EC},\beta ^{+}}$

${{}^{57}\mathrm{Co}}$ 　　271.74d　　　 ${\mathrm{EC}}$

${{}^{58m}\mathrm{Co}}$ 　　9.10h　　　 ${\mathrm{IT}}$

${{}^{58}\mathrm{Co}}$ 　　70.86d　　　 ${\mathrm{EC},\beta ^{+}}$

${{}^{60m}\mathrm{Co}}$ 　10.467m　　 ${\mathrm{IT},\beta ^{ｰ}}$

${{}^{60}\mathrm{Co}}$ 　　5.2712y　　 ${\beta ^{ｰ}}$

${{}^{56}\mathrm{Ni}}$ 　　6.075d　　 ${\mathrm{EC}}$

${{}^{57}\mathrm{Ni}}$ 　　35.60h　　 ${\mathrm{EC},\beta ^{+}}$

${{}^{59}\mathrm{Ni}}$ 　　 ${7.6 \times 10^4\mathrm{y}}$ 　 ${\mathrm{EC}}$

${{}^{63}\mathrm{Ni}}$ 　　 ${101.2\mathrm{y}}$ 　　 ${\beta ^{ｰ}}$

私「ところで、半減期の、長短が、これで分かる。だが、そもそも、放射能が出ないと言っているのが、分からない。

『ニッケル63は壊変で最終的に銅の安定した同位体となり、一切の放射性を持たず、自然や環境への脅威にもならない』

って、どういうことだ？」

麻友「『数Ⅲ方式ガロアの理論』張りだと、不利なときは戦線を拡大せよ、でしたが…」

私「良く予習してあるな。そこで、銅の方も、調べてみる」

結弦「銅も、おもな放射性核種（放射性同位体）の表に載っているの？」

私「銅だって、載っているだろうが、安定同位体と、はっきり書いてある。その場合、数ページ前の、『原子，原子核，素粒子』の最初の、安定同位体の、表を見てみる」

若菜「あれっ？お父さん。慣れすぎてる。いきなり、主な放射性核種の表、見たけど、本来『原子，原子核，素粒子』という大きな項目の、２番目が、主な放射性核種の表なんじゃない」

私「申し訳ない。理科年表なんて、目次で探したことなんてないもんだから」

結弦「じゃあ、どうやって目的の項目に、辿り着けるの？」

私「理科年表って、物理学だけのものじゃないから、暦部（れきぶ）、天文部、気象部、物理／化学部、地学部、生物部、環境部とあるから、1174ページあっても、物理のページは、ちょっと。これを知りたいというのを絨毯爆撃する」

麻友「暇な人は、良いわねえ」

若菜「安定同位体の表で、銅の同位体、

${{}^{63}_{29}\mathrm{Cu}}$

${{}^{65}_{29}\mathrm{Cu}}$

と、ありますが…」

私「さすがに、若菜にそれ以上は、無理だな」

麻友「えっ、どういうこと？私に？」

私「麻友さんでも、多分無理。私が、昨日、気付いたことだから」

結弦「お父さんが、昨日気付いたこと？そんなの分かるわけない」

麻友「待って、太郎さんは、考えた筋道を話すから、よく聞いていれば、分かるかも」

結弦「ところで、その表の根拠は？」

私「きちんと、書いてある。

M.Wang et.al., Chinese Physics C,41（2017）030003

と、なってる」

結弦「えっ、中国で、発表された論文？大丈夫なの？」

私「差し当たって、安定同位体が、６３のものと。６５のものとがあるというのがウソのはずはない。今必要なデータはそれだけなので、今は、これを、信じる」

麻友「それで、どう計算したの？」

私「放射性核種の表の下の方で、

${{}^{57}\mathrm{Ni}}$ 　　35.60h　　 ${\mathrm{EC},\beta ^{+}}$

${{}^{59}\mathrm{Ni}}$ 　　 ${7.6 \times 10^4\mathrm{y}}$ 　 ${\mathrm{EC}}$

${{}^{63}\mathrm{Ni}}$ 　　 ${101.2\mathrm{y}}$ 　　 ${\beta ^{ｰ}}$

こうなってたな」

若菜「『 ${\beta ^{ｰ}}$ 』は、分からないにしても、と、言われましたけど、これ何なのですか？」

私「この元素が、ベータ崩壊するということだ」

麻友「あっ、アルファ崩壊と、ベータ崩壊と、ガンマ崩壊、というのが、有るのだった」

結弦「ベータ線というのは、電子だったな。確かにマイナスと、書いてある」

若菜「５７のは、プラスって書いてあるわよ」

私「流石に、高校生にそれは、無理だな」

麻友「あっ、陽電子なんだ」

私「恐らくそう」

若菜「えっ、この膨大な表で、うっかりプラスとマイナス、書き間違ったら、どうするんですか？」

私「チェックしている人が、いるんだろうね」

結弦「それを、チェックしてあるかどうかで、信頼の置ける機関かどうかが問われる」

若菜「厳しい世界ですね」

私「私達、理論屋は、実験に回されて、ガッカリしている実験物理学者を、多く見ているが、この１行で、実験物理学者達に、恩返しができる。５７の方はプラス、６３の方は、マイナスだったな。ベータ崩壊というものは、電弱統一理論で、扱われるもので、量子力学不勉強の私には、説明できない。でも、入口くらいは、知っている」

麻友「グライナーの量子力学シリーズで、『弱い相互作用のゲージ理論』は、最後の巻だったものね」

Gauge Theory of Weak Interactions, 3/ED [Paperback] Greiner

作者:Greiner

Amazon

私「そう。量子力学を、真面目に勉強して行けば、この電弱統一理論を、学ぶ頃には、このベータ崩壊を、定量的に扱えるようになる、ということ」

麻友「宣伝はいいけど、太郎さんは、どう考えたの？」

私「ベータ崩壊で、電子が出てる。もし、この表で、ここがベータプラス（＋）だったら、話は、全然、違っていた。どれくらい違うかを見せるため、『 ${\beta ^{ｰ}}$ 』でなく、『 ${\beta ^{+}}$ 』だったとしてみよう。プラスの電荷が、１個飛び出す。麻友さんが言ったように、陽電子という形で。その陽電子は、どう用意するかというと、ニッケルの原子核の陽子が、陽電子と中性子に、別れて（？）あれっ、陽子って、崩壊しないんじゃなかったっけ？　小柴さんのカミオカンデは、本当に陽子は崩壊しないかどうか、確かめるためもあって、作ったんじゃなかった？」

若菜「迷走してます」

私「物理学でも、数学でも、おかしい仮定で始めると、大抵迷走する」

結弦「じゃ、『 ${\beta ^{ｰ}}$ 』で、やってみて」

私「電子が飛び出すのだな。だけどね、化学じゃないんだよ。ニッケル原子核の周りを回っている電子が、飛び出して、イオンになるんじゃないんだ。ニッケル原子核の中性子が、１個崩壊して、陽子と電子になる。その電子が、飛び出すんだ」

麻友「ちょっと！　言わせておけば、どこが原子力電池なの、放射能も汚染水も、ないじゃない」

私「電子が飛び出すところまでは、分かった？」

若菜「一応は・・・」

結弦「中性子が、壊れて、陽子と電子になる。でも、そもそも、中性子って、陽子と電子が、くっついたものなの？」

私「くっつける力の説明を、最初にしたのは、今、理化学辞典引いて、チェックしたけど、少なくとも、１９３４年の湯川秀樹の中間子論が、それと思って良さそう」

若菜「少なくとも、というのは？」

私「湯川秀樹は、陽子と中性子の間の核力および、ベータ崩壊を、統一的に扱う理論を構築しようと思って、中間子論を提唱したらしい。９０年前だ」

麻友「太郎さんとでは、志の高さが、違うわ。やっぱり、太郎さんは、アーベルになれなかった男よ」

結弦「お父さん。ワインバーグ、読み始めたじゃない。あれだったら、弱い相互作用は、どの辺？」

場の量子論 1巻粒子と量子場 (物理学叢書 75)

作者:S.Weinberg
吉岡書店

Amazon

私「３巻と４巻くらいだと思う」

結弦「射程に入っているんだ」

若菜「さて、ちょっと、まとめましょう。ニッケル６３は、 ${{}^{63}\mathrm{Ni}}$ でした。そして、銅の安定同位体が、 ${{}^{63}_{29}\mathrm{Cu}}$ と ${{}^{65}_{29}\mathrm{Cu}}$ なんですよね。見ていた私は、覚えています。お父さんは、 ${{}^{63}\mathrm{Ni}}$ と、 ${{}^{63}_{29}\mathrm{Cu}}$ の、左肩の数字が、どちらも、６３なのは、偶然なのだろうか？と、一瞬考えました。『偶然じゃない。出て行ったのは電子だから、質量数は変わらないのだ。ニッケル６３が、崩壊するのは、 ${{}^{63}_{29}\mathrm{Cu}}$ の方だ』こうなると、予想を始めるのが、お父さんです。『中性子が１個、陽子になって、電子１個が、出て行って、原子番号２９の、銅になってる。だとすると、ニッケルは銅より陽子が１個少ないはずだ。だったら、ニッケルの原子番号は、２８なのだろう』この予想は、正しいでしょうか？」

麻友「太郎さん。こんなレポートが書けるところまで、勉強してあったの？」

私「だから、歴史上最高の・・・」

若菜「それは、良いとして、有名な ${E=mc^2}$ （イーイコールエムシースクエア）という式が、あるじゃないですか。あれで、出てくるエネルギーを計算できると言いますけど、例えば今回の場合、そのエネルギーは、どうやってもらえるんですか？　放射能が、エネルギーなんだと、思っている人もいるみたいで・・・」

私「麻友さんに聞いてみようか」

若菜「お母さん。先ほど、

『麻友「ちょっと！　言わせておけば、どこが原子力電池なの、放射能も汚染水も、ないじゃない」』

と、言ってましたけど、どう思います？　お父さんは、説明責任を、果たしたと言えるでしょうか？」

麻友「私、怒りながら、ヒヤッとしたのよ。電子が、飛び出してるでしょ、電子の流れが、電流よね、つまり、飛び出した電子の運動エネルギーとして、エネルギーを受け取っている。よっぽど凄い速さで、飛び出すのね。場合によっては、DNAを、切って、行く行くはガンになる場合もあるでしょうけどねえ。そういう意味で、放射能がエネルギーと言えるけど、結局、放射能が、悪いというのも、量の問題だったのよね。１００年経って、やっと半分なんて、カワイイ」

若菜「あっ、そうなんだ。でも、方向がメチャクチャだったら、電流にならない」

結弦「整流器って、あるよな。あれって、確か、ダイオード。あっ、今（２０２４年１月１７日２１時４９分）あの、中国のネットニュースに書いてあった、

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

2枚の厚さ10μmの単結晶ダイヤモンド半導体でそのニッケル63を挟み込むモジュール構造を採用。

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（前回の投稿で、引用しているネットニュースより）

の、半導体って、何のためにあるのか、分からなかったのが、分かった。半導体って、トランジスターとか、ダイオードだもんな」

私「今、世界的な、半導体不足と言われてるけど、原子力電池作るために、各国が、買い占めてるんだよ。って、冗談言ったら、笑ってくれる？」

麻友「もうちょっと、平和なときに言ってよ」

私「重要な話がある。中国で、発表された論文？　という一幕があったのを、覚えていると思う」

結弦「実際、中国へ行ったことのある、僕が、あんなことを、言うはずは、ないんだけど」

私「ちょっと、予想を、しよう。２０２２年の理科年表では、ニッケル６３の半減期は、101.2y だった。これと、恐らく独立の計測による、１９９４年の理科年表で、ニッケル６３の半減期は、どう書いてあるだろう？」

若菜「お父さんは、もう知っているのでしょう？」

私「実は、そうだ」

若菜「やっぱり」

麻友「100y とか？」

結弦「90年とか？」

若菜「中国のは、正確なのよ。101y とか？」

私「皆、分かってるな。実は、麻友さんが、正解で、

${{}^{63}\mathrm{Ni}}$ 　　 ${100 \mathrm{y}}$ 　　 ${\beta ^{ｰ}}$

となってる」

麻友「ぴったり１００年なの？」

私「だから、実験値だって」

結弦「どうして、中国を、擁護したの？」

私「あのネットニュースの最後に、

『PCT国際特許の取得を進めている』

と、あっただろう。あれ、思いとどまってくれないかなあって、思っているんだ」

若菜「特許取っちゃいけないんですか？」

私「折角のアイディアを、公共のものにした方が良い」

結弦「特許以外に、どういう方法が、あるの？」

私「論文を書く。或いは、子供でも分かるように、原子力電池のメカニズムを、中学校ぐらいで、教えちゃう」

結弦「弱い相互作用の、説明を？」

私「お前たちだって、分かってたじゃないか」

麻友「一応、分かった気にはなったけど、本当は、ダイオードって、ペンライトの発光ダイオードくらいしか、知らないし、良く分からないのよ」

私「私も、本当にどこまで、分かっているかと問われたら、心許ない。麻友さんへのラヴレターだと思っているから、一所懸命書いてるけど」

麻友「特許は、取らない方が、良いというのが、結論？」

私「これだけ素晴らしい、アイディアでも、特許を取れば、直ちに、似たような原理の、別な電池が開発され、ニセモノも出回る。当然訴訟を起こすことになり、余計なことがどんどん起きてくる。資本主義というのは、そうやって、競争をよしとしてきたが、それで良かったのかどうか、分からない。お金儲けなんて、もう止めようよ。というのが、結論だ」

麻友「私の誕生日まで、まだ２カ月あるのよ。こんな、全力出したラヴレター書いちゃって、大丈夫なの？」

私「母が、メール待っているから、薬飲むね」

私「おやすみ」

若菜・結弦「おやすみなさーい」

麻友「おやすみ♡」

　現在２０２４年１月１７日２３時３９分である。おしまい。