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低温物理学

索引 低温物理学

低温物理学(ていおんぶつりがく)は、絶対零度に非常に近い超低温領域における物理学の1分野である。この様な超低温では、熱的な擾乱が小さくなるために、凝縮系内の微小な相互作用や巨視的な量子効果による特異な現象が現れてくる。.

50 関係: 学問の一覧孫来燕低温生物学ナサニエル・ロチェスターノーベル化学賞ノーベル物理学賞マイスナー効果ハインツ・ロンドンヨハネス・ファン・デル・ワールスライデンボロメータボース=アインシュタイン凝縮ヘリウムヘイケ・カメルリング・オネスパリティ (物理学)ピョートル・カピッツァデュワー冷却器フローニンゲンニコラス・クルティウルフ・メルボルトウーの実験エレメンタッチカリウムカール・フォン・リンデゴジラ×メカゴジラジェイムズ・ツィンマーマンジェイムズ・デュワージグムント・ヴルブレフスキ冷却冷凍冷凍技術の年表前野悦輝火星の植民福岡県立修猷館高等学校の人物一覧米国物理学協会絶対零度物理学物理学に関する記事の一覧超反磁性超伝導超伝導量子干渉計門脇和男電荷密度波HM4NFPA 704水素液体ヘリウム液体窒素断熱消磁3He-4He希釈冷凍法

学問の一覧

学問の一覧(がくもんのいちらん)は、大学・大学院レベルで学ばれる学問分野を分類したものである。それぞれの分野には下位分野があり「(例)物理学→素粒子物理学」、この下位分野にはそれぞれ学術雑誌、学会があることが多い。 学問の分類には図書分類法のような分類法がなく、日本とアメリカ、ヨーロッパなど地域や教育機関ごとに差異がある。例えば法学を社会科学に含める場合もあればそうでない場合もある。 今日ますます各学問に分野横断的な傾向が強まるなかで、ある学問を単一の分野に分類することが困難な場合が多くなっている(学際研究)。.

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孫来燕

孫来燕(中:,英: Sun Laiyan、1957年10月 - )は中国国家航天局(CNSA)の元局長。2004年に就任したが、2010年5月に再任されなかった。.

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低温生物学

低温生物学(ていおんせいぶつがく、英語:cryobiology)は、低温における生物の動態・習性・生理活性や低温への耐性、低温での生物(生物組織・細胞)の保存などについて研究対象とする生物学の一分野である。 脳低温療法・低体温手術や凍傷などの低温を扱う医学分野と被る部分はあるが、これらは低温医学として別の分野に分類するようである。ただし、生殖医療における冷凍細胞保存や医学サンプルの冷凍保存・病変部の冷凍による破壊などは、低温生物学の一分野として見なす場合がある。.

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ナサニエル・ロチェスター

ネイサン・ロチェスター (Nathan Rochester) として知られる、ナサニエル・ロチェスター(Nathaniel Rochester、1919年1月14日 - 2001年6月8日)は、IBM 701を設計し、最初のアセンブリ言語を書き、人工頭脳分野の創設に参加した、アメリカ合衆国の計算機科学者。.

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ノーベル化学賞

ノーベル化学賞(ノーベルかがくしょう、Nobelpriset i kemi)はノーベル賞の一部門。アルフレッド・ノーベルの遺言によって創設された6部門のうちの一つ。化学の分野において重要な発見あるいは改良を成し遂げた人物に授与される。 ノーベル化学賞のメダルは、表面にはアルフレッド・ノーベルの横顔(各賞共通)、裏面には宝箱を持ち雲の中から現れた自然の女神のベールを科学の神が持ち上げて素顔を眺めている姿(物理学賞と共通)がデザインされている。.

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ノーベル物理学賞

ノーベル物理学賞(ノーベルぶつりがくしょう、Nobelpriset i fysik)は、ノーベル賞の一部門。アルフレッド・ノーベルの遺言によって創設された6部門のうちの一つ。物理学の分野において重要な発見を行った人物に授与される。 ノーベル物理学賞のメダルは、表面にはアルフレッド・ノーベルの横顔(各賞共通)、裏面には宝箱を持ち雲の中から現れた自然の女神のベールを科学の神が持ち上げて素顔を眺めている姿(化学賞と共通)がデザインされている。.

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マイスナー効果

マイスナー効果(マイスナーこうか Meissner effect, Meißner Ochsenfeld Effekt)は、超伝導体が持つ性質の1つであり、遮蔽電流(永久電流)の磁場が外部磁場に重なり合って超伝導体内部の正味の磁束密度をゼロにする現象である。マイスナー―オクセンフェルト効果 、あるいは完全反磁性とも呼ばれる。.

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ハインツ・ロンドン

ハインツ・ロンドン(Heinz London, 1907年11月7日 - 1970年8月3日)は、ドイツ生まれの物理学者である。低温物理学の分野に貢献した。 ボンのユダヤ系の家に生まれた。物理学者のフリッツ・ロンドンは兄である。ベルリン工科大学、ミュンヘン大学、ブレスラウ大学で学んだ後、ナチ党の権力掌握に伴って1934年にイギリスに渡り、オックスフォード大学で研究した。第二次世界大戦の後半にはイギリスの原爆プロジェクトに参加した。ハインツ・ロンドンの業績は1951年に3He-4He希釈冷凍法の原理を発明したことで10−3Kに達する極低温領域の冷却法のひとつとなった。.

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ヨハネス・ファン・デル・ワールス

ヨハネス・ディーデリク・ファン・デル・ワールス(Johannes Diderik van der Waals, 1837年11月23日 - 1923年3月8日)は、オランダの物理学者。分子の大きさと分子間力を考慮した気体の状態方程式を発見し、1910年にオランダ人として3人目のノーベル物理学賞を受賞した。 ヨハネス・ファン・デル・ワールスの業績の重要さは以下の点にある。.

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ライデン

ライデン(蘭: Leiden 、レイデンとも表記する)は、オランダ南ホラント州の基礎自治体(ヘメーンテ)。アムステルダムの南西36kmに位置する。オランダ最古の大学都市であり、画家レンブラントの生地である。日本ではシーボルトコレクションを所蔵する日本博物館シーボルトハウスや国立民族学博物館があることでも有名である。.

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ボロメータ

NASA/JPL-Caltech。 ボロメータ (bolometer、、測るもの、放射物の から)は入射する電磁波などの放射のエネルギーを、温度に依存する電気抵抗を持つ物質の受ける熱を通して計測する観測機器である。1878年にアメリカ人天文学者サミュエル・ラングレーにより発明された。名前は、光線のことを放り投げられたものを意味する により表現している。 熱力学における熱量計として使用する事が本来の使用法である。低温物理学に於いて代替し得る物は無い。 20世紀初頭には既に現在の形態になったが、近年、MEMS技術を取り入れる事で赤外線撮像素子等、応用範囲が広がりつつある。.

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ボース=アインシュタイン凝縮

ボース=アインシュタイン凝縮(ボース=アインシュタインぎょうしゅく、Bose-Einstein condensation英語では、凝縮する過程を condensation、凝縮した状態を condensate と言い分ける場合もある。)、または略してBECとは、ある転移温度以下で巨視的な数のボース粒子が最低エネルギー状態に落ち込む相転移現象 上田 (1998) E.A. Cornel ''et al.'' (1999) F. Dalfavo ''et al.'' (1999) W. Kettelrle ''et al.'' (1999)。量子力学的なボース粒子の満たす統計性であるボース=アインシュタイン統計の性質から導かれる。BECの存在はアルベルト・アインシュタインの1925年の論文の中で予言されたA. Pais (2005), chapter.23 。粒子間の相互作用による他の相転移現象とは異なり、純粋に量子統計性から引き起こされる相転移であり、アインシュタインは「引力なしの凝縮」と呼んだ。粒子間相互作用が無視できる理想ボース気体に近い中性原子気体のBECは、アインシュタインの予言から70年経った1995年に実現された。1995年にコロラド大学の研究グループはルビジウム87(87Rb)、マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究グループはナトリウム23(23Na)の希薄な中性アルカリ原子気体でのBECを実現させた。中性アルカリ原子気体でBECが起こる数マイクロKから数百ナノKという極低温状態の実現には、レーザー冷却などの冷却技術やなどの捕獲技術の確立が不可欠であった (free access) (free access)。2001年のノーベル物理学賞は、これらのBEC実現の実験的成果に対し、授与された。.

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ヘリウム

ヘリウム (新ラテン語: helium, helium )は、原子番号 2、原子量 4.00260、元素記号 He の元素である。 無色、無臭、無味、無毒(酸欠を除く)で最も軽い希ガス元素である。すべての元素の中で最も沸点が低く、加圧下でしか固体にならない。ヘリウムは不活性の単原子ガスとして存在する。また、存在量は水素に次いで宇宙で2番目に多い。ヘリウムは地球の大気の 0.0005 % を占め、鉱物やミネラルウォーターの中にも溶け込んでいる。天然ガスと共に豊富に産出し、気球や小型飛行船のとして用いられたり、液体ヘリウムを超伝導用の低温素材としたり、大深度へ潜る際の呼吸ガスとして用いられている。.

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ヘイケ・カメルリング・オネス

ヘイケ・カマリン・オンネス(Heike Kamerlingh Onnes, 1853年9月21日-1926年2月21日) はオランダの物理学者である。日本ではカーメルリング・オンネス、カマリン・オンネス、カマリン・オネスなど様々にカナ表記されている。ヘリウムの液化に成功、超伝導の発見など、低温物理学の先駆者として知られている。1913年にノーベル物理学賞を受賞した。.

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パリティ (物理学)

物理学において、パリティ変換 (parity transformation) は一つの空間座標の符号を反転させることである。パリティ反転 (parity inversion) とも呼ぶ。一般的に、三次元におけるパリティ変換は空間座標の符号を三つとも同時に反転することで記述される: パリティ変換の3×3行列表現 P は−1に等しい行列式を持つため、1に等しい行列式を持つ回転へ還元することができない。対応する数学的概念は点対称変換である。 二次元平面では、パリティ変換は全ての条件の同時反転、数学的には180°の回転ではない。P行列の行列式が−1であること、つまりパリティ変換はxとyの両方ではなくどちらかの符号を反転させる二次元での180°回転ではないということが重要である。.

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ピョートル・カピッツァ

ピョートル・カピッツァ(Pyotr Leonidovich Kapitsa、ロシア語表記:Пётр Леонидович Капица、1894年6月26日(ユリウス暦)/7月9日(グレゴリオ暦) – 1984年4月8日) はロシアの物理学者である。1978年に低温物理学における基礎的発明および諸発見によりノーベル物理学賞を受賞した。.

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デュワー冷却器

デュワー冷却器の構造。水色の部分に冷媒を入れる。気体は矢印の方向に流れ、冷却部の下端で液化する デュワー冷却器(デュワーれいきゃくき、Dewar condenser)は気体を極低温に冷却し、液化させるために使用される冷却器である。イギリス人化学者・物理学者のジェイムズ・デュワーによって1890年代に考案された。ジュワー冷却器と表記することもある。.

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フローニンゲン

フローニンゲン(オランダ語:Groningen 、フローニン語:Grunn, Grunnen、西フリジア語:Grins)はオランダのフローニンゲン州にある基礎自治体(ヘメーンテ)で、オランダ北部における商工業の中心都市。.

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ニコラス・クルティ

ニコラス・クルティ(Nicholas Kurti、ハンガリー名 キュルティ・ミクローシュ:Kürti Miklós、1908年5月14日 - 1998年11月24日)はハンガリー生まれで、ドイツ、イギリスで活動した物理学者である。核断熱消磁冷凍法のパイオニアで低温物理学の分野で貢献した。料理が趣味で、引退後料理にかんする著述を行った。 ブダペストに生まれた。反ユダヤ法のため、国を離れてソルボンヌ大学で学び、ベルリンでフランツ・サイモンのもとで、低温物理学の学位を得た。ドイツでナチス政権が実権をにぎると、1940年にサイモンとクルティはイギリスに渡りオックスフォード大学 クラレンドン研究所に移り、1975年に辞するまで、1967年からオックスフォード大学で物理学教授職にあった。第二次世界大戦後もクラレンドン研究所で研究を続け、10-6Kの超低温を実現した。1956年に王立協会のフェローに選出され、1965年から1967年まで副会長を務めた。1969年ヒューズ・メダル、1976年レジオンドヌール勲章を受章した。また、ニューヨークの市民大学、カリフォルニア大学バークレー校、マサチューセッツのアマースト大学の客員教授も務めている。 料理を趣味とし、調理上の課題に科学知識を適用する事に並ならぬ関心をよせていた。 英国のテレビ番組で最初期のテレビ料理人であり、"The Physicist in the Kitchen" (物理学者、厨房に立つ) と題した1969年の白黒番組のホストとして出演し、生地を傷めないようにミンスパイに注射器でブランデーを注入する等のテクニックを披露したLen Fisher, How to Dunk a Doughnut: The Science Of Everyday Life, p.24: ISBN 1559706805 。 同年、王立協会で (同じく "The Physicist in the Kitchen" と題された) 講演をおこない、次の言葉を発したことでよく知られる。 「金星の大気温度を測れるというのに、スフレの中で何が起きているかを知らないというのは、我々の文明の貧しさを表していると思いますね」 --ニコラス・クルティ、1969 王立協会講演 "The Physicist in the Kitchen" この講演では、真空装置を使ったメレンゲ作成、自動車のバッテリーでのソーセージの調理、パイナップル果汁を使ったタンパク質の分解、電子レンジを使って自ら発明したリバースドベークトアラスカ (アイスクリームをメレンゲで包んで焼くベークトアラスカの逆に外側が凍り、内側が熱い料理)等を実演してみせた 。 クルティは、低温調理の提唱者でもあった。 18世紀の英国科学者ベンジャミン・トンプソンの実験にならい、2 kg ある子羊の脚を 80 °C のオーブンにいれる。 8.5時間後、子羊の脚は内側も外側も75 °C前後となり、柔らかく汁気たっぷりに仕上がる。 他に、妻のギアナ・クルティや王立協会の理事や国外会員とともに、食と科学のアンソロジー But the crackling is superb を編纂している。.

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ウルフ・メルボルト

ウルフ・メルボルト(Ulf Dietrich Merbold、1941年6月20日 - )は、西ドイツで最初の宇宙飛行士、ドイツで2人目の宇宙飛行士で、欧州宇宙機関所属の宇宙飛行士として初めて宇宙を飛行した人物である。また、アメリカ合衆国国民以外で、アメリカ合衆国の宇宙船によって初めて軌道に到達した。1983年、彼とバイロン・リッシェンバーグはスペースシャトルで飛行した初のペイロードスペシャリストとなった。 メルボルトはテューリンゲン州グライツで生まれた。ドイツ人で初めて宇宙飛行したジークムント・イェーンが生まれた街からちょうど40kmの場所だった。2人は東ドイツとして知られるドイツ民主共和国で育った。1960年にベルリンの壁ができると、メルボルトは西ドイツの側についた。シュトゥットガルト大学で1968年に物理学の学士号、1976年に博士号を取得した。その後マックス・プランク研究所で固体物理学、低温物理学の研究を行った。 1978年、欧州宇宙機関は彼をウッボ・オッケルス、クロード・ニコリエとともに、スペースラブモジュールの初飛行でのペイロードスペシャリストとしての訓練参加者に選んだ。1982年に彼はペイロードスペシャリストに選ばれ、1983年にSTS-9のミッションでコロンビアに搭乗し初の宇宙飛行をした。 1984年から1985年まで、彼はドイツの最初のスペースラブミッションであるD-1の準備に参加し、STS-61-Aのバックアップを務めた。 1986年、彼は欧州宇宙技術センターに移り、国際宇宙ステーションに結合するヨーロッパのモジュールであるコロンバスの研究を行った。1986年には、ドイツ航空宇宙センターの宇宙飛行士部門の責任者となった。 1988年、アメリカ航空宇宙局は1992年1月にSTS-42で行われるIML-1ミッションのペイロードスペシャリストにメルボルトを指名した。翌年、彼はSTS-55でのドイツの2回目のスペースラブミッションD-2のサイエンスコーディネーターを務めた。 1993年、彼はユーロミール95と呼ばれる、ミールでのヨーロッパとロシアの初の合同ミッションに向けての訓練を開始した。1994年、ソユーズTM-20に搭乗し、欧州宇宙機関の宇宙飛行士としてロシアの宇宙船で宇宙を訪れた。3度の飛行で、彼の合計宇宙滞在時間は49日21時間38分に達した。 メルボルトは現在も欧州宇宙機関の有人飛行・微少重力部門で働いているが、宇宙飛行士としては既に引退している。 メルボルトは既婚で2人の子供がいる。自身のグライダーを持っており、熱心なグライダーのパイロットである。クロスカントリーの大会であるバロン・ヒルトン・カップやドイツ国内のグライダーの会議にも度々参加している。.

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ウーの実験

ウーの実験(ウーのじっけん)は、1956年に中国系アメリカ人物理学者呉健雄(チェンシュン・ウー)とアメリカ国立標準局低温研究グループが共同して行った核物理学実験である 。実験の目的は、弱い相互作用にもパリティの保存が適用されているかどうかをはっきりさせることであった。パリティの保存は電磁相互作用と強い相互作用ではこれ以前に実証されていた。もしパリティの保存が真であるならば、空間が反転した世界はこの世界の鏡像として振舞うことになる。もしパリティの保存が破れているならば、空間が反転した世界とこの世界の鏡像とを区別することが可能ということになる。 実験では、弱い相互作用によってパリティの保存が破れていることが証明された(パリティ対称性の破れ)。この結果は物理学界では予想されていなかった。物理学界ではパリティはであると考えられていた。パリティ非保存を着想し、実験を提唱した理論物理学者の李政道(ヂョンダオ・リー)と楊振寧(ヂェンニン・ヤン)はこの結果によって1957年のノーベル物理学賞を授与された。.

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エレメンタッチ

レメンタッチとは、立体で表現した元素の周期表のことである。 前野悦輝(低温物理学、京都大学国際融合創造センター・理学研究科)によって2001年6月に考案され、2002年意匠登録され、2003年2月発売開始。その後、ペン立てを兼ねるものも販売されている。小学校から高等学校まで幅広い年齢を対象とした教材としても注目を集めている。 element(元素)とtouch(実際に触れられる)を合わせた造語である。 112種類の元素を原子番号順に、3重の高さ約13cmの円筒の表面に螺旋状に並べている。そのため全ての元素が連続に並んでいる。これに対して従来の周期表では、第1周期 - 第3周期は途中に空白があり、第1族元素と第18族元素が断絶しているように見える。またランタノイドとアクチノイドを欄外に配置していた。これについて、前野はエレメンタッチを「周期表の地球儀」と呼び、従来の平面の周期表は世界地図と捉えるとわかりやすいとしている。 加えて安定な原子価が同じ元素は縦に並んでいるので、従来の周期表では表現しきれない、化合物における元素の特徴も表せる。たとえばイオンの性質が似ているカルシウムとカドミウムドミトリ・メンデレーエフの短周期表では、これらは同じ列にあった。、チタンとスズ、イットリウムとランタンとルテチウムは、従来の周期表では離れていたが、エレメンタッチでは同じ縦の列に並んでいる。.

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カリウム

リウム(Kalium 、)は原子番号 19 の元素で、元素記号は K である。原子量は 39.10。アルカリ金属に属す典型元素である。医学・薬学や栄養学などの分野では英語のポタシウム (Potassium) が使われることもある。和名では、かつて加里(カリ)または剥荅叟母(ぽたしうむ)という当て字が用いられた。 カリウムの単体金属は激しい反応性を持つ。電子を1個失って陽イオン K になりやすく、自然界ではその形でのみ存在する。地殻中では2.6%を占める7番目に存在量の多い元素であり、花崗岩やカーナライトなどの鉱石に含まれる。塩化カリウムの形で採取され、そのままあるいは各種の加工を経て別の化合物として、肥料、食品添加物、火薬などさまざまな用途に使われる。 生物にとっての必須元素であり、神経伝達で重要な役割を果たす。人体では8番目もしくは9番目に多く含まれる。植物の生育にも欠かせないため、肥料3要素の一つに数えられる。.

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カール・フォン・リンデ

ール・フォン・リンデ(Carl Paul Gottfried von Linde、1842年6月11日 - 1934年11月16日)はドイツの技術者である。冷凍機とガス分離技術を開発した。.

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ゴジラ×メカゴジラ

『ゴジラ×メカゴジラ』(ゴジラたいメカゴジラ)は、2002年(平成14年)12月14日に公開された日本映画で、「ゴジラシリーズ」の第26作である。GMGと略される。併映は『とっとこハム太郎 ハムハムハムージャ!幻のプリンセス』。キャッチコピーは「砕け散るまで戦え!」「起動・共鳴・氷砕」。興行収入は19億1000万円、観客動員は170万人。.

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ジェイムズ・ツィンマーマン

ェイムズ・ツィンマーマン(James Zimmerman、1923年2月19日 - 1999年8月4日)は、アメリカ合衆国の物理学者。.

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ジェイムズ・デュワー

ー・ジェイムズ・デュワー(Sir James Dewar, 1842年9月20日 - 1923年3月27日)は、イギリスの化学者・物理学者。液体酸素が磁性を持つことの発見、水素の液化と固化の成功など低温物理学の分野で先駆的な研究を行った。また魔法瓶(デュワー瓶)や、コルダイト火薬(無煙火薬の一種)を発明した。.

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ジグムント・ヴルブレフスキ

ムント・ヴルブレフスキ ヴルブレフスキとオルシェフスキを記念した刻板 ジグムント・フロレンティ・ヴルブレフスキ(Zygmunt Florenty Wróblewski、1845年10月28日 – 1888年4月16日)はポーランドの化学者、物理学者。低温物理学のパイオニアで、1883年にカロル・オルシェフスキ (Karol Olszewski) と共に酸素、窒素の液化に成功した。.

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冷却

冷却(れいきゃく)とは物体から熱を奪うことにより温度を下げ、その奪った熱を(最終的には)別の場所へと放出する過程をいう。.

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冷凍

冷凍(れいとう)とは、保存・食品の品質保持等のために人為的に機器(冷凍機・冷凍庫)・液体窒素などを用いて凝固(凍結)させること。また、自然環境の下に凍結させる場合の冷凍(自然冷凍)がある。.

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冷凍技術の年表

冷凍技術の年表は、冷凍技術、低温に関するトピックスの年表である。.

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前野悦輝

前野 悦輝(まえの よしてる、1957年2月20日 - )は、日本の物理学者。京都大学教授。専門は固体物理学。Ph.D.(カリフォルニア大学、1984年)。京都府京都市出身。実家は和菓子屋。.

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火星の植民

火星の植民(かせいのしょくみん)とは、宇宙移民構想の1つであり、ヒトが火星へと移住し、火星の環境の中で生活基盤を形成することである。かねてより火星への植民が可能かどうかは、デタラメな憶測からまじめな研究まで、多くの話題を集めてきた。.

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福岡県立修猷館高等学校の人物一覧

福岡県立修猷館高等学校人物一覧(ふくおかけんりつしゅうゆうかんこうとうがっこうじんぶついちらん)では、福岡県立修猷館高等学校の主な出身者・教員・関係者などを列挙する。.

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米国物理学協会

米国物理学協会(べいこくぶつりがくきょうかい、英語:American Institute of Physics、略称:AIP)は、アメリカ合衆国の物理学系学会の連合組織であると共に、独自でも学術雑誌を発行しており、学会としての機能も有している。12.5万人のメンバーが所属しており、単独の物理系学会では世界最大のドイツ物理学会、その次の米国物理学会より規模が大きい。.

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絶対零度

絶対零度(ぜったいれいど、Absolute zero)とは、絶対温度の下限で、理想気体のエントロピーとエンタルピーが最低値になった状態、つまり 0 度を表す。理想気体の状態方程式から導き出された値によるとケルビンやランキン度の0 度は、セルシウス度で −273.15 ℃、ファーレンハイト度で −459.67 である。 絶対零度は最低温度とされるが、エンタルピーは0にはならない。統計力学では0 K未満の負温度が存在する。.

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物理学

物理学(ぶつりがく, )は、自然科学の一分野である。自然界に見られる現象には、人間の恣意的な解釈に依らない普遍的な法則があると考え、自然界の現象とその性質を、物質とその間に働く相互作用によって理解すること(力学的理解)、および物質をより基本的な要素に還元して理解すること(原子論的理解)を目的とする。化学、生物学、地学などほかの自然科学に比べ数学との親和性が非常に強い。 古代ギリシアの自然学 にその源があり, という言葉も、元々は自然についての一般的な知識の追求を意味しており、天体現象から生物現象までを含む幅広い概念だった。現在の物理現象のみを追求する として自然哲学から独立した意味を持つようになったのは19世紀からである。 物理学の古典的な研究分野は、物体の運動、光と色彩、音響、電気と磁気、熱、波動、天体の諸現象(物理現象)である。.

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物理学に関する記事の一覧

物理学用語の一覧。物理学者名は含まない。;他の物理学関係の一覧.

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超反磁性

超伝導体は磁場中に置かれたとき本質的に完全反磁性材料として振る舞い、磁場を排除するため、磁束線が完全がその領域を避ける 超反磁性もしくは完全反磁性は特定の材料を低温下にしたときに起きる現象であり、透磁率が完全になく(すなわち磁化率 \chi_.

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超伝導

超伝導(ちょうでんどう、superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。「超電導」と表記されることもある。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。この現象と同時に、マイスナー効果により外部からの磁力線が遮断されることから、電気抵抗の測定によらなくとも、超伝導状態が判別できる。この現象が現れるときの温度は超伝導転移温度と呼ばれ、この温度を室温程度に上昇させること(室温超伝導)は、現代物理学の重要な研究目標の一つ。.

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超伝導量子干渉計

SQUIDセンシング素子 超伝導量子干渉計 (superconducting quantum interference device, SQUID) とは、ジョセフソン接合を含む環状超伝導体に基く、極めて弱い磁場の検出に用いられる非常に感度の高い磁気センサの一種である。 SQUID は数日かけて平均しながら計測すれば、 もの弱い磁場も検出できるほどの感度を誇る。ノイズレベルは という低さである。比較に、典型的な冷蔵庫マグネットの作る磁場の強度を挙げると 0.01 テスラ 程度であり、また動物の体内で起こる反応により発せられる磁場は から 程度である。近年発明されたSERF原子磁気センサは、潜在的により高い感度を持っているうえ低温冷却が必要ないが、サイズ的にオーダーが一つほど大きく、かつほぼゼロ磁場下でしか作動できないという欠点がある但し、SQUIDは極低温で機能するために厳重な断熱が不可欠なため、 以上の断熱層を設ける必要があり、空間分解能が下がる。.

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門脇和男

脇 和男(かどわき かずお、1952年 - )は、日本の物理学者、筑波大学大学院教授。特に超伝導の研究で知られている。.

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電荷密度波

電荷密度波(でんかみつどは、charge density wave.、略称: CDW)とは鎖状化合物や層状結晶でみられる電子の秩序状態で、電子が濃淡を持つネバネバした液体のようにふるまうものである。CDWの中では電子は定在波様式を作っている。この波が全体として平行移動することで、CDWに参加している電子は高い相関を保ったまま集団的な電気伝導を担うことができる。これは超伝導体の集団的伝導と似ているが、CDW電流はとぎれとぎれに流れる特徴がある。その様はまるで蛇口からポタポタと滴る水滴である。以下の節で論じるように、電流が断続的になる原因は不純物によるピン止め効果、および、CDW中に生じる位相欠陥対の間の静電相互作用だと考えられている。 CDWは電子の波動性によって発生するもので、量子力学における粒子と波動の二重性の顕れの一つである。CDWが発生すると電荷密度は空間変調を生じ、周期的に電荷の濃い部分を持つようになる。これは互いに逆の運動量を持つ電子状態(波動関数)が混成することで作られた定在波である。ギターの弦に立つ定在波は互いに逆の方向に運動する二つの進行波が干渉したものだが、CDWも同じように考えることができる。 CDWは電荷密度の波であるだけでなく、結晶格子の周期ひずみ(超格子)をともなっている。CDW状態を取りうるのは擬一次元もしくは擬二次元の層状構造を持つ金属結晶で、前者は光沢のある細長いリボン状(NbSe3など)、後者は光沢のある平板状(1T-TaS2など)の物質である。 CDWの存在は1930年にパイエルスによって予言された。金属の伝導帯はフェルミ波数 の位置まで占有されており、そこでのエネルギーの値がフェルミエネルギー である。パイエルスによれば、一次元金属には にエネルギーギャップを形成することで電子系のエネルギーを低下させようとする不安定性がある。このようなギャップが開く上限の温度をパイエルス転移温度 という。 電荷密度ではなく、電子のスピンが空間的な変調を受けて定在波を形成した場合スピン密度波(spin density wave、SDW)と呼ばれる。SDWは上向きスピンと下向きスピンの二つのサブバンドそれぞれに生じたCDWが逆相で重ね合わされたものとみなすことができる。.

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HM4

HM4はアメリカ製ではない最初の液体水素/液体酸素を推進剤とする極低温 ロケットエンジンである。 フランスでディアマンロケットの計画された極低温2段目のDiogéne(ディオジェーヌ)のエンジンとして1967年から1969年にかけて開発され、純粋に新技術の地上での試験機として使用され宇宙へは飛ばなかった。 HM4で開発された技術はアリアンロケットで使用されたHM7エンジンの基礎になった。.

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NFPA 704

NFPA 704は、化学薬品の危険性を表示するための規格であり、全米防火協会(NFPA)が策定・管理している。ファイア・ダイアモンド(Fire Diamond)と呼ばれる表示により、危険物質を扱う人が素早く簡単に危険性を判断でき、必要な専用器具・手順・防護措置を知ることができるようになっている。.

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水素

水素(すいそ、hydrogenium、hydrogène、hydrogen)は、原子番号 1 、原子量 1.00794の非金属元素である。元素記号は H。ただし、一般的には「水素」と言っても、水素の単体である水素分子(水素ガス) H を指していることが多い。 質量数が2(原子核が陽子1つと中性子1つ)の重水素(H)、質量数が3(原子核が陽子1つと中性子2つ)の三重水素(H)と区別して、質量数が1(原子核が陽子1つのみ)の普通の水素(H)を軽水素とも呼ぶ。.

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液体ヘリウム

容器の中の液体ヘリウム ヘリウムは、-269 ℃(約4 K)という極低温で液体として存在する。ヘリウムの安定な同位体には大多数を占めるヘリウム4と非常に希少なヘリウム3の2種類しかないが、沸点や臨界点は、同位体によって異なる。1気圧、沸点でのヘリウム4の密度は、約125 g/lである。 物性研究においても特に超伝導体や高磁場を発生する電磁石の冷却のために寒剤として多用される。このため規模の大きい大学や研究機関では、利便性の向上やコスト低減のために利用後の気化したヘリウムの回収配管とともに液化装置を所有していることが多い。.

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液体窒素

液体窒素(えきたいちっそ、liquid nitrogen)は、冷却された窒素の液体である。液化窒素とも呼ばれ液化空気の分留により工業的に大量に製造される。純粋な窒素が液相状態になったものである(液体の密度は三重点で0.807 g/mL)。.

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断熱消磁

断熱消磁(だんねつしょうじ)は極低温領域での冷却法の一つ。液体ヘリウムを用いた蒸発冷却や希釈冷凍では冷やせない超低温の冷却が可能である。 零磁場下の常磁性体のスピンは任意の方向を向きその磁化は零である。強い磁場下にある常磁性体を十分冷却した後、断熱状態で磁場を下げる。この時、断熱状態であるためエントロピーは変化しないが磁化は小さくなる。磁化と温度は比例関係にあるため、磁場が下がった分、常磁性体の温度は下がる。 銅の核スピンを利用した核断熱消磁法では10T程度の磁場下で10mK程度まで冷却し、0.1mK以下の温度の生成が行われている。.

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3He-4He希釈冷凍法

He濃厚相(C相)、緑色が希薄相(D相)にあたる -希釈冷凍法(-きしゃくれいとうほう、)とは、ヘリウムの二つの同位体、HeとHeをそれぞれ液化し、相を相に注ぎ希釈する際の希釈熱を利用する冷却法である。極低温領域での冷却法のひとつ。液体ヘリウムの蒸発潜熱を使った冷却では到達できない、さらに低温の冷却を行う。現在 以下の極低温を連続的に実現する唯一の方法である。 中へのの溶解度はおよそ6.6%である。極低温では、との蒸気圧は異なり、溶媒のの中から選択的にを蒸発させる事ができる。すると、中の濃度が低下するので、は引き続きを溶解させることができ、-混合液が潜熱を奪い続けて、冷却をする。蒸発させたは回収し、液化させたのち、再びに溶解させて繰り返し使うことができる。.

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