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講義No.07367

実験室でプラズマを発生させて模擬宇宙を作り、宇宙の謎に迫る!

固体、液体、気体、そして「プラズマ」?

 学校の授業で、物質には「固体」「液体」「気体」の三態があると習ったと思いますが、さらにエネルギーが高くなると「プラズマ」と呼ばれる状態があります。プラズマは気体をさらに加熱した時に分子が電離し、イオンと電子に分かれて自由に動き回る状態を指します。蛍光灯の内部、ろうそくの炎、オーロラ、雷、プラズマテレビもこのプラズマの状態を使って、ディスプレイに映像を映しています。太陽もプラズマですし、宇宙空間も99%がプラズマだと言われています。

パルスパワーで、模擬宇宙を作る

 プラズマの研究では、エネルギーを圧縮して、瞬間的に一気に開放する「パルスパワー」という技術を使って、プラズマを発生させます。この技術を使えば、ドライヤー1秒ほどの電力でも、発電所1基分に相当する電力にすることができます。瞬間的ではありますが、地球、しかも実験室にいながらにして宇宙と同じような模擬宇宙空間を作ることができます。ナノ秒単位で記録できる測定器などの高性能な機器が必要ですが、維持コストは、ほとんどかかりません。ロケットを打ち上げるよりも、手軽に宇宙を再現して実験することができるのです。

謎だらけの宇宙空間をプラズマが解決する?

 宇宙空間はわからないことがいっぱいです。例えば、木星の外側はガス、中は金属水素を中心に構成されていることがわかっていますが、中間層はどのようになっているのかはわかっていません。また、宇宙空間で観測される無衝突衝撃波についても、なぜどこにも衝突していないのに、衝突したような衝撃波が起きるのかも未解明です。
 しかし、こうした謎は高エネルギー密度状態のプラズマを作り、宇宙と同じような状態で観察や研究を繰り返すことで、解明されるかもしれません。宇宙空間のたくさんの謎を、プラズマで解決できるのではないかという夢が広がっているのです。

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小さな実験室で大きな宇宙を創る

夢ナビライブ2015 名古屋会場

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この学問が向いているかも 物理学、電気工学

長岡技術科学大学
電気電子情報工学専攻  准教授
佐々木 徹 先生

メッセージ

 電力エネルギーを制御するパルスパワー技術を使って、研究室内に宇宙空間を再現する研究を行っています。宇宙空間と同じプラズマを発生させることができれば、宇宙に行かなくても宇宙で起こっている現象を机上で再現することができます。長岡技術科学大学では、パルスパワー技術で日本有数の設備があり、通常実現できない環境を作り出すことが可能です。実験室で非常に高いエネルギー状態を実現し、宇宙空間を作り出してみませんか。

先生の学問へのきっかけ

 「プラズマ」に興味を持ったのは、大学3年生の頃でした。地球規模のエネルギー、環境、経済問題を解決するには、エネルギーについてもっと研究する必要があると感じたからです。
 そして、そのポイントとなる技術が核融合です。核融合の研究のためにはプラズマについて学ぶことが重要だと考え、研究に没頭したのです。博士課程の2年目の時には、自分でプラズマを発生する機械を作り、研究者として生きていくという決意と手応えを感じました。プラズマは、宇宙空間の解明や新しい光源の開発などの、さまざまな分野で注目を浴びています。

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佐々木 徹 先生がいらっしゃる
長岡技術科学大学に関心を持ったら

 長岡技術科学大学は、大学院に重点を置き、実践的な技術の開発を主眼とした教育研究を行う工学系の大学として、新構想のもとに設置され、実践的・創造的な能力を備えた国際的に通用する指導的技術者・研究者の養成を行い、これらを通じて社会との連携を図ることを基本理念としています。
 大学はまた、勉学の場であると同時に人間形成の場でもあります。美しい豊かな自然に恵まれた環境と、国内はもとより世界の各地から集う学生たちが豊かな人間性を養い、創造性とチャレンジ精神を求め、友情を育む潤いのある大学生活の場があります。

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