ナノの世界の探検隊

小さな世界を見るしせつ ― きょ大なけんび鏡

きょ大(だい)なけんび鏡(きょう)の世界(せかい)地図(ちず)

シンクロトロン光(こう)という、非常(ひじょう)に明(あか)るい光(ひかり)を使(つか)って、さまざまな「もの」の形(かたち)、動(うご)き、色(いろ)などを観察(かんさつ)する研究(けんきゅう)しせつが世界(せかい)中(じゅう)にあります。

「世界のシンクロトロン光施設」（PDF）　日本語

そこに、研究者(けんきゅうしゃ)たちが、なぞだらけのものを持(も)って集(あつ)まります。シンクロトロン光(こう)を「もの」に当(あ)てて、なぞを解(と)くためです。

きょ大(だい)なけんび鏡(きょう)で、まち、国(くに)、そして世界(せかい)を豊(ゆた)かに

日本(にほん)にも８つのしせつがありますが、最後(さいご)に作(つく)られたのは約(やく)20年(ねん)前(まえ)。その間(かん)に、世界(せかい)では次々(つぎつぎ)と最新型(さいしんがた)のしせつが作(つく)られました。

いま、仙台(せんだい)に、日本(にほん)の技術(ぎじゅつ)を結集(けっしゅう)して、最新(さいしん)のシンクロトロン光(こう)を発生(はっせい)させるしせつが建設(けんせつ)されています。使(つか)うことが出来(でき)るようになるのは２０２３年(ねん)。

みなさんも、将来(しょうらい)ぜひ、このしせつを使(つか)っていろいろな発見(はっけん)をしたり、新(あたら)しいものをつくったりして、わたしたちの暮(く)らすまち、国(くに)、世界(せかい)を豊(ゆた)かにしていきましょう。

星空(ほしぞら)のシンクロトロン光(こう)

シンクロトロン光(こう)とは何(なに)でしょうか。

夜(よ)空(ぞら)を見上(みあ)げると、かに星雲(せいうん)があります。

かに星雲(せいうん)のかがやきは、シンクロトロン光(こう)であるといわれています。

とても明(あか)るく、真(ま)っ直(す)ぐに進(すす)む光(ひかり)です。

地上(ちじょう)でシンクロトロン光(こう)をつくる

シンクロトロン光(こう)は、人工的(じんこうてき)に作(つく)り出(だ)すことができます。

仙台(せんだい)に建設(けんせつ)中(ちゅう)のしせつは、シンクロトロン光(こう)をつくりだして、使(つか)うための、きょ大(だい)なけんび鏡(きょう)「放射光(ほうしゃこう)しせつ」です。

日本(にほん)には世界(せかい)最大(さいだい)のけんび鏡(きょう)しせつ「SPring-8（スプリング・エイト）」があります。

そのしせつの中（なか）には、１周(しゅう)が約(やく)１５００メートルの円形(えんけい)の装置(そうち)があります。
いま、仙台(せんだい)に建設(けんせつ)中(ちゅう)のしせつは、１周(しゅう)が約(やく)３５０メートルの装置(そうち)が置(お)かれます。直径(ちょっけい)は、約(やく)１００メートルです。

円(まる)い形(かたち)には理由(りゆう)がある

電子(でんし)じゅうと呼(よ)ばれる装置(そうち)から飛(と)び出(で)た電子(でんし)は、加速(かそく)され、円(えん)に沿(そ)って、ほぼ光(ひかり)の速(はや)さでぐるぐると周(まわ)りながら、シンクロトロン光(こう)を放(はな)ちます。

ほぼ光(ひかり)の速(はや)さで進(すす)む電子(でんし)の向(む)きを磁石(じしゃく)で曲(ま)げる

電子(でんし)の進(すす)む方向(ほうこう)は、磁石(じしゃく)で曲(ま)げることが出来(でき)ます。

ほぼ光(ひかり)の速(はや)さで進(すす)む電子(でんし)が曲(ま)げられると、電子(でんし)のエネルギーの一部(いちぶ)がはがされて真(ま)っ直(す)ぐで、明(あか)るい光(ひかり)が放(はな)たれます。これがシンクロトロン光(こう)です。シンクロトロン光(こう)を放(はな)った分(ぶん)の電子(でんし)のエネルギーを補給(ほきゅう)しながら、電子(でんし)を回(まわ)し続(つづ)けます。

たくさんの磁石(じしゃく)がならんでいる

新(あたら)しいしせつでは、下(した)の図(ず)のように、赤（あか）・青（あお）・黄（き）の役割(やくわり)のちがう磁石(じしゃく)がひとまとまりになって、１６か所(しょ)に磁石(じしゃく)群(ぐん)が置(お)かれています。

そのすき間(ま)には、ピアノのけんばんのように並(なら)んだ磁石(じしゃく)（そう入(にゅう)光源(こうげん)と言(い)います）を置(お)いて、さらに明(あか)るいシンクロトロン光(こう)を取(と)り出(だ)すことができます。

こうして、新(あたら)しいしせつでは、２８か所(しょ)で同時(どうじ)に、シンクロトロン光(こう)を使(つか)うことができます。

シンクロトロン光(こう)をあてて「もの」を調(しら)べる

出(で)てきたシンクロトロン光(こう)の先(さき)に、調(しら)べたい「もの」を置(お)きます。「もの」にあたった後(あと)の光(ひかり)を、機械(きかい)の目(め)で見(み)て、機械(きかい)のあたまで計算(けいさん)して、人間(にんげん)が見(み)ることのできる画像(がぞう)にします。

人間(にんげん)の目(め)では直接(ちょくせつ)見(み)えない「ナノの世界(せかい)」でも、シンクロトロン光(こう)と、機械(きかい)の力(ちから)を借(か)りて、見(み)ることができます。

ナノとは

１メートルの10の9乗(じょう)倍(ばい)小（ちい）さい。（１ナノメートル＝０．００００００００１メートル）

シンクロトロン光(こう)をあてて、みたい「もの」をみてみよう！

いろいろな「もの」があるけれど、何(なに)を見(み)たい？いきもの、たべもの、たてもの、のりもの…みなさんも、シンクロトロン光(こう)で何(なに)を見(み)たいか、ぜひ考(かんが)えてみてください。こんなものが見(み)えたら、こんなことがわかったら、私(わたし)たちの世界(せかい)は、もっとよくなる！そんなアイデアも、大(だい)かんげいです。ぜひ、絵(え)をえがいてみませんか？