2013年11月20日
独立行政法人理化学研究所
消える「魔法数」28
－重いマグネシウム同位体の原子核は全て大きく変形－

原子の中心には核子（陽子と中性子）で構成される原子核があります。
この核子の数によって原子核の性質が変化し、さまざまな特徴を示します。
原子核が比較的安定になる核子の数のことを「魔法数」と呼びます。
魔法数のときに原子核は球形になり、硬くなることが知られています。
自然界に存在する原子核では、2・8・20・28・50・82・126が魔法数で、物理学上の基本的な法則として、約半世紀にわたって普遍的な定数と考えられてきました。
しかし、近年、理研をはじめとする放射性同位元素（RI）ビームを用いた研究によって「魔法数は不変」という定説を覆すデータが次々と得られています。
例えば、シリコン（Si：陽子数14）の場合、中性子数20は魔法数ですが、シリコンより陽子が２つ少ないマグネシウム（Mg）の場合、この魔法数は消滅します。
さらに、重いSi同位体では魔法数の28が消滅することが分かっているため、Mgでも消滅すると予測されていました。

理研の研究者を中心とした国際共同研究グループは、陽子に比べて中性子が非常に多いMg同位体で魔法数28が存在しているかどうかを調べるため、「集団性」という性質に注目しました。
集団性とは、多数の核子が集まったときに、核子の間に働く力を単純に足し合わせただけでは起こらなかった回転運動や振動が生じる、原子核が持つ特有の性質です。
魔法数を持つ原子核は球形をしていますが、魔法数を持たない場合は原子核全体（集団）が葉巻やみかんのように回転楕円体に変形します。
魔法数を持っているかどうかは、原子核の2つの励起準位のエネルギーの比を求めることで判断できます。
過去の研究から「2」よりも小さい原子核の場合は魔法数を持ち球形になり、「3」程度では魔法数を持たず原子核が変形することが分かっています。

そこで国際共同研究グループは、理研の重イオン加速器施設「RIBF」を使い、マグネシウム-38（38Mg：陽子数12、中性子数26）の励起状態を生成、2つの励起準位を観測しました。
その結果、エネルギー値の比は3.07でした。
これは、38Mgの原子核が球形ではなく大きな回転楕円体に変形していることを示しています。
同時に行った測定で、中性子数22、24のときも、ほぼ同じ大きさで原子核が変形していることが分りました。
もし、中性子数28が魔法数の場合は、エネルギー比が2程度になるはずで、38Mgと中性子数が近い中性子数28の40Mgも魔法数を持たない原子核であることが判明しました。
つまり、魔法数28が消滅していることになります。

独立行政法人理化学研究所
仁科加速器研究センター 櫻井ＲＩ物理研究室
研究員 ピーター ドーネンバル
主任研究員 櫻井 博儀 （さくらい ひろよし）
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▽記事引用元　理化学研究所　60秒でわかるプレスリリース
http://www.riken.jp/pr/press/2013/20131120_1/digest/

報道発表資料
http://www.riken.jp/pr/press/2013/20131120_1/

魔法ちゃん、魔女さんは、大危機だろうな。

で？

てくまくまいこん

おいらたちは炭化水素、炭水化物でなんとかやっている。
して、おまえらはどうなんだ？

消える魔球は大リーグボール２号

オズマに攻略され打たれたが

なるほど、原子核全体が球形にならず潰れて安定するのか

化学なのか物理なのかどっちの分野なんだ？

>>7
オズマが攻略したのは１号だろ。
最初はバットを落として。←もっとも星も対策したけど。
次はバントと見せてフルスイング。

何言ってるかわからない

右足はしっかりと土をつかみ、ひさしの奥の目はキャッチャーミットに吸い込まれてゆくボールを見つめている。
マウンドに漂う土煙りの名残りがボールの威力を物語っている。生涯で最も速い球を投げていた頃の写真だ。
縦縞のユニフォームの肩越しに背番号が見える。
完全数、28。

最近理化学研究所が飛ばしてんなあ

>>10すまん

大リーグボール２号消える魔球攻略は花形だった

そもそもの魔法数の定義の妥当性が気になるわ
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Table_isotopes_en.svg
これ見ると少し違うんじゃね？って思えてくる

なんか理論があるみたいね

これって安定しているところからずれると
特定の半減期で消滅しちゃうってことなのか？
なんかおもしろそうかも

で超ウラン元素で安定同位体があるのがないのかどっちなんだよ

ウンウンオクチウムは安定じゃないの？

ここにきてポーリング復活？

>15細かく見てたら、タングステンて安定同位体なかったんだね
しらんかった

>>13
だってマスゴミにちょっとオーバーな発表して
飛ばさないとおまいら税金くれないんだもん …

で、その研究で原発から出る放射性廃棄物の半減期を短縮するヒントは何かあるの?

>>23
ない。…がかなり近い研究ではある。
原子核の物理学、いわゆる量子色力学の実証研究だから、
それなりに地に足の着いた研究だと思う。

核子が４個アルファ粒子の塊になって運動している性格が出るからだろう。

半減期コントロール出来たらノーベル賞どころの騒ぎじゃないな。
まさにパラダイムシフトになる。

てか、半減期っていうだけあって
崩壊確率がなんで時間スケールに対して
綺麗に一定になるのか不思議でしょうがない
どんな仕組みなの？

>>27
量子過程
神がサイコロを振る領域の話やね

サイコロにしては綺麗すぎるの！
原子ってお互いに話し合ってどいつが崩壊するか決めてんのか？

ちなみに人間の集団では６人がマジックナンバーで、この人数の集団は争いが起きにくいらしい。

>>29
自分でサイコロ振ってみろよ
振れば振るほどきれいな分布になるぞ

>>29
中に表面から見えているよりもっと微細なしくみが有って、それを
非常に大きな回数くり返し行った結果で起こる現象なら、美しい分布に
なるはず。

魔法の数字「27」は古いか

よくわからない

>>19
ぜんぜん安定じゃない
存在してる時間が人間の感覚では０秒だわ

>>27
受け売りの説明だけど

大きな部屋にたくさん人を集めて、全員に同時にコイントスをしてもらい
表が出た人は部屋の外に出てもらうと思えばいい
コイントスを一時間に一回ずつ続けてもらえば、残り人数は半減期一時間になる

人（原子）同士はお互いに示し合わせなくても、各々の持つコイン（崩壊確率）に従っているだけで
全体の数は指数関数的に減っていくというわけ

で、
＞１はナニ

>>30
なるほど、だから特撮ヒーローは序盤に出てくる強敵が物語後半では味方になるのか

>>36
じゃ それでシミュレーションしてみてよ
分散があまりに少なすぎてそれじゃ説明できないと思う

充分理解できる説明だろ
違いは気の遠くなる周期の組み合わせってだけなんだからな

三行要約

原子核の数で、“硬くなり、存在として安定する”って定理があり、
その数は決まっていたんだが、そのうち28ってのは、どうも普遍的ではないようだ。
以下マグネシウム同位体の実験

って理解でいいのか?

>>39
自分の「説明できないと思う」を証明する為に、他人にシミュレーションを要求するとか、
ゆとり全開だなｗ

なるほど!


わからんことがわかった!

読んでも意味が分からん
魔法数ってなによ

その数字の柱に突っ込むとあっち側に行けるんだよ

>>44
原子核が球になって安定
上の例では励起エネルギーが2よりも小さい状態
わかんないのは、魔法数って中性子の数なの？陽子と中性子の合計じゃないの？

>>39
アボガドロ数なめすぎﾜﾗﾀｗｗ

>>44
魔法でノーベル賞もらえる

>>42
でも、ガウス分布かそうでないかってのはものすごく重要なことなんだぜ？

こんな実験ができるんなら CO2とか減らせるんじゃないの？
CとO2に分けられないの？