核図表

「元素の種類を一覧にしたものは?」と問えば「周期表」と答えてくれることでしょう.


周期表は, 主に価電子数による, 特徴が似通うモノたちがわかりやすく並べられており, 120種類近い種類の元素が並べられています.

下のリンクは文部科学省が提供する「一家に1枚」のページです.もし興味があればご自宅で印刷するなどしてご活用ください.

一家に1枚|科学技術週間 SCIENCE & TECHNOLOGY WEEK

一家に1枚|元素周期表


これだけでもずいぶんなものですが, 同一の元素であってもその中に含まれる中性子数が異なる同位体が各元素に対して多数存在しています.


同位体まで含めて一覧にしたものを核図表といい, 横軸が中性子数, 縦軸が陽子数の二次元図で表されます.下のリンクは核図表がみれる海外のページです.

Live Chart off Nuclides


見てもらえばわかるのですが, 見つかったものを載せただけでも約3000種類もあります.その上, 理科学研究所の原子核研究紹介ページによると, 予想されている原子核の種類は10000種類にも及ぶそうです[1].


今となっては陽子や中性子は, さらに細かな内部構造を持っており, 素粒子ではないとわかっているのですが, 核図表の原子核はすべて陽子と中性子の組み合わせであらわされており, 陽子と中性子は十分に基本的な物質と言えそうに思えますよね[2].


これら核図表に載っている原子核達の”性質”を調べる分野が原子核物理学です.

“性質”と一言で言いましたが, 原子核の形状やその運動の仕方, 外部環境の変化に対する応答など, 調べなくてはならないことは山積みなのです.


原子核が”素”粒子として扱われていた時期もありますが, 陽子や中性子がクォークという素粒子の集まりであり[3], クォークの組み合わせによって陽子や中性子の仲間がまたたくさん存在することがわかっています. 


いつかそんな話も紹介できればいいなと思っています.




補足    (↵ 本文へ)
  1. 理化学研究所 仁科加速器研究センター

  2. 陽子と中性子が基本的な粒子であったなら, 世界はもっと単純であったのでしょうか.

  3. 現在, クォークは素粒子と考えられていますが, いつかクォークに内部構造が見つかり, 複合粒子と認識される日が来ないとも限りません. ただし, 当分の間はクォークを素粒子と呼んで良いでしょう.

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