成績評価

1. 成績評価 • 出席点３点 • レポート点（時折）１点　 • 試験残りの点数 • 授業のスライドはＨＰに載せます。 • パスワードはutu • 質問は受付けます。メールでも受け付けます。utu@chem.rc.kyushu-u.ac.jp

2. 放射化学Ⅰ 第二回

3. 放射化学Ⅰ　内容 • 第一章　元素、原子、同位体 • 第二章　原子核のいろいろな性質 • 第三章　放射壊変 • 第四章　天然放射性元素 • 第五章　核反応

4. 放射化学Ⅱ　百島先生　３年前期 • 第六章　放射線と物質の相互作用 • 第七章　放射線の測定 • 第八章　原子炉と核エネルギー • 第九章　核反応を誘起するための粒子源 • 第十章　人工放射性元素 • 第十一章　放射化学の分析化学への応用 • 第十二章　放射化学の年代学への応用 • 第十三章　放射化学の宇宙化学への応用

5. The Nobel Prize in Physics 1901 "in recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the remarkable rays subsequently named after him" 第１章　元素、原子、同位体１．１　放射化学の源流 • 放射能の発見 • １８９５年　レントゲン　Ｘ線の発見 The Nobel Prize in Physics 1901 1896年1月23日にレントゲンが撮ったAlfred von Kollikerの手のX線写真

6. 真空放電をおこなってＸ線を放出させるときに蛍光が発した。関係があるのか？真空放電をおこなってＸ線を放出させるときに蛍光が発した。関係があるのか？ • ベクレル（１８９６）　硫酸ウラニルカリウム化合物を用いて、蛍光と写真乾板の黒化度をしらべた。 • 黒化度はウランの量にのみ依存。蛍光と関係ない。 • Ｘ線と異なる透過性のあるウラン線が発見された。 • 金属箔を透過し、空気中で気体を電離して電気伝導性を与える。 The Nobel Prize in Physics 1903 "in recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity" "in recognition of the extraordinary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel"

7. 1898年、キューリーとシュミットはトリウムを含む化合物からも同じ放射線が放出されていることを見出した。1898年、キューリーとシュミットはトリウムを含む化合物からも同じ放射線が放出されていることを見出した。 同年、キューリー夫妻は放射線を放出する現象を放射能と名づけた。ウランやトリウムを含む天然の鉱物が強い放射能をもつ。 より強い放射能をもつ微量元素の存在？ キューリー　１８９８ ピッチブレンド（U3O8を主成分とする。閃ウラン鉱）からポロニウム、ラジウム発見。 酸で分解した溶液に硫化水素を通じてBi3+とともに生じる硫化物沈殿からポロニウム、同分解液にBa2+とSO42-を加えて生じた硫酸バリウム沈殿からラジウム。

8. The Nobel Prize in Chemistry 1911 "in recognition of her services to the advancement of chemistry by the discovery of the elements radium and polonium, by the isolation of radium and the study of the nature and compounds of this remarkable element" Great Bear Lake in the Northwest Territories of Canada, where it is found in large quantities associated with silver. Some of the highest grade uranium ores in the world have been found in the Athabasca Basin in northern Saskatchewan. It also occurs in Australia, Germany, England, and South Africa. In the United States it can be found in the states of New Hampshire, Connecticut, North Carolina, Wyoming, Colorado and New Mexico. Pitchblende

9. Maria Skłodowska-Curie • Born November 7, 1867, Warsaw, Congress Poland • Died July 4, 1934 (aged 66) Sancellemoz, FrancePolish, French Fields Physics, Chemistry Institutions University of Paris Alma mater University of ParisESPCI • Doctoral advisor Henri Becquerel • Nobel Prize in Physics (1903)Davy Medal (1903)Matteucci Medal (1904)Nobel Prize in Chemistry (1911)

10. ラザフォード　α線の散乱から原子モデル構築。気体の放射性物質（エマネーション）。トリウムやラジウムから放出されるラドンと名付けられた。ラザフォード　α線の散乱から原子モデル構築。気体の放射性物質（エマネーション）。トリウムやラジウムから放出されるラドンと名付けられた。 α線とβ線の発見、ラザフォード散乱による原子核の発見、原子核の人工変換 １９０８年ノーベル化学賞

11. 1871年 - ニュージーランド、ネルソン近くのブライトウォーターで生まれる。 1889年 - クライストチャーチのカンタベリー・カレッジ（現在のカンタベリー大学）へ進学。在学中に電波検知器を作る。また、鉄の磁化に関する論文で理学の学士号を取る。 1895年 - ニュージーランドの奨学金を得てイギリスのケンブリッジ大学キャヴェンディッシュ研究所の研究員となる。トムソンの指導のもと気体の電気伝導の研究を始める。 1898年 - ウランから二種類の放射線（α線とβ線）が出ていることを発見。この年にメアリ・ニュートンと結婚。同年、カナダ・モントリオールにあるマギル大学の教授となる。 1899年 - 放射線のアルミ箔の透過を調べ、α線とβ線を分離。 1900年 - γ線が電磁波であることを示す。ソディと共同でラジウム、トリウム、アクチニウムの研究を始め、放射性元素が互いに移り変わると考えるようになる。「半減期」の概念を作る。 1902年 - 元素が放射線を放出すると別の元素に変わるという放射性元素変換説を提唱。 1907年 - マンチェスター大学教授となる。この年、ガイガーと共同でα粒子の計数に成功。これは後にガイガー・ミュラー計数管として実用化される。 1908年 - ボルトウッドと共同で放射性元素の変換系列を調べて変換が鉛で終わることを発見し、またその速度を求めた。この年、α線をガラス管に集め、放電スペクトルを調べることでα線がヘリウム原子核であることを発見。また、「元素の崩壊および放射性物質の性質に関する研究」によりノーベル化学賞を受賞。 1911年 - ガイガー、マースデンとともにα線の散乱実験を行い、原子核を発見。この実験結果に基づいてラザフォードの原子模型を発表。 1914年 - ナイトに叙せられ、サー・アーネストとなる。 1917年 - ケンブリッジ大学キャヴェンディッシュ研究所の所長となる。 1919年 - α線を窒素原子に衝突させ、原子核の人工変換に成功。 1920年 - 中性子の存在を予言。中性子は教え子のチャドウィックが1932年に発見し、それによりノーベル物理学賞を受賞している。また重水素の存在も予言し、研究を行なった。 1937年 - ロンドンで死去。66歳。 1997年 - 原子番号104の元素がラザホージウム (Rutherfordium) と名づけられる。

13. １．２　原子の構成 原子の本質は核外電子か原子核か？ 化学反応　or　核反応 原子核　陽子と中性子 核種　ＡとＺが決まることで一義的に決まる 同位体 isotope Ｚが等しい 同中性子体 isotone Ｎが等しい 同重体 isobar Ａが等しい

14. １９１２年　トムソンによってはじめて同位体発見される。１９１２年　トムソンによってはじめて同位体発見される。 当時トリウムやラジウムのなかに、放射能特性や質量数がことなる核種があることが知られていたが、非放射性元素にも存在することを明らかにした。 １９１３　ソディー　同位体を命名。 フレドリック・ソディ（Frederick Soddy, 1877年9月2日 – 1956年9月22日）はイギリスの化学者。放射性元素の研究で、アルファ崩壊・ベータ崩壊などを見出した。1921年に原子核崩壊の研究、同位体の理論に関してノーベル化学賞を受賞した。 オックスフォード大学を卒業し、1900年からカナダ・モントリオールにあるマギル大学で、アーネスト・ラザフォードと共に放射線の研究を行った。 1903年、ウィリアム・ラムゼーとラジウムの原子核分裂によってヘリウムが生成されることを確認した。 1904年から1914年までグラスゴー大学で、ウランが核分裂することによってラジウムが生成されることを示した。また放射性元素が、化学的性質が同じで原子量が異なる同位体を持つことを示した。後に非放射性元素も同位体を持つことも示した。元素がα線を放出して、原子番号の低い元素にかわること（アルファ崩壊）ベータ線を放出して原子番号の大きい元素になること（ベータ崩壊）を示した。 1914年 スコットランドのアバディーン大学、1919年オックスフォード大学の教授となる。 1921年 ノーベル化学賞受賞。

15. 素粒子 物質を構成する粒子 分子－原子－原子核－素粒子 原子核を構成する粒子として陽子、中性子、ニュートリノが存在することが１９３０年代にはわかっていた。 １９３４年　湯川秀樹 原子核に働く核力を説明するために、それまでに見つかっていない、新しい素粒子である中間子の存在を理論的に予言。 １９４９年　ノーベル物理学賞 “for his prediction of the existence of mesons on the basis of theoretical work on nuclear forces”

16. 最初の写真 米国アルゴンヌ国立研究所に設置されたZero Gradient Synchrotronの水素泡箱で観測された史上初のニュートリノ（1970年11月13日）。ニュートリノは電荷を持たず泡箱に軌跡を残さない。写真右手中央の黒い影の右側で三つの軌跡が突然始っている。この位置でニュートリノが陽子に衝突した。同時に生成したミュー粒子は非常に見分けにくいがほぼ直線状に軌跡を残している。短い軌跡は陽子。

18. The Nobel Prize in Physics 1949 "for his prediction of the existence of mesons on the basis of theoretical work on nuclear forces" 中間子はもともと陽子と中性子を原子核中で束ねている力を伝達していると予想されていた。 ミュー粒子が最初に発見されたとき、質量が近いことから中間子と考えられ、「ミュー中間子」と名付けられた。しかし、核子を強く引き付ける力がないことから、実はレプトンであったと判明した。 後に、本当に力を伝達するパイ中間子（ミュー粒子に崩壊する）が発見された。 乾板にうつった中間子の飛跡

19. 1) 偏極ビーム用前段加速器 (1) '前段加速器 (2) 線形加速器 (3) ブースター (4) 主リング－0.8秒で約50万回まわる (地球を約4回りする距離) KEKの12GeV陽子シンクロトロン

20. １．３　質量とエネルギーの保存 原子質量単位（atomic mass unit、記号 : u） 質量数12の炭素の同位体12Cの原子1個の質量の12分の1と定義されている。 m（12C）= 12.000 u

21. 質量とエネルギーの等価性 １９０５年　アインシュタイン E = mc2 特殊相対性理論から質量とエネルギーは等価であることを提唱。 現在では、陽電子が消滅するときに 発生する放射線の測定で実証可能 １９２１年ノーベル物理学賞

22. 1905年 博士号を取得すべく「特殊相対性理論」に関連する論文を書き上げ、大学に提出した。しかし内容が大学側に受け入れられなかったため、急遽代わりに「分子の大きさの新しい決定法」という論文を提出し、受理されている。この論文は「ブラウン運動の理論」に発展した。この年は「奇跡の年」として知られている。アインシュタインは「光量子仮説」「ブラウン運動の理論」「特殊相対性理論」に関連する5つの重要な論文を立て続けに発表した。 1907年 有名な式E=mc²を発表している 1909年 チューリッヒ大学の助教授となる。 1910年 プラハ大学の教授となる。 1912年 母校、チューリッヒ連邦工科大学の教授に就任。 1913年 プロシャ・アカデミーの会員となる。アインシュタインはベルリンに移住する事になる 1916年 一般相対性理論を発表。この理論には星の重力により光が曲げられるという予言も含まれていた（これは後に実証される）。 1919年 皆既日食において、太陽の重力場で光が曲げられる（いわゆる、重力レンズ効果）事がエディントンによって観測により確認され、これが証明となって一般相対性理論は物理学理論としての不動の地位を得る。 1922年 3月にフランスを訪れた他、10月には日本へ。日本へ向かう最中、アインシュタインはノーベル物理学賞受賞の知らせを受けている。受賞理由は「光電効果の発見」によるものであった。 1935年 ボリス・ポドルスキー (Biris Podolsky)、ネイサン・ローゼン (Nathean Rosen) と共にアインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンのパラドックス（EPRパラドックス）を発表する（量子力学と相対性理論の矛盾）。 1939年 当時のアメリカ大統領であったフランクリン・ルーズベルト宛ての、原子力とその軍事利用の可能性に触れた手紙に署名。 1946年 原子科学者緊急委員会議長の役目を引き受ける

23. １．４　原子質量と原子量

26. １．５　核種の安定性と存在度

27. 中性子過剰 235UN/Z = 1.55と238UN/Z = 1.59 定性的には 原子番号が大きくなるにつれて原子核中の正の電荷が増加し、クーロン反発力が増加するため、それを核力で補うために、中性子が相対的に多くなる。 103番目の Lr　ローレンシウムまでが短寿命ではない元素。 80が地球上に安定に存在する元素。 原子核 安定なもの　約280個 不安定で放射線をだして変化するもの　～その数十倍 合計6000個から8000個あると予測されている

28. 核種の陽子数および中性子数と核種の安定性の相関核種の陽子数および中性子数と核種の安定性の相関 2H, 6Li, 10B, 14Nの四つ 奇数個のn, p40K, 50V, 138La, 176Lu, 180Taも天然に存在するが、準安定な放射性核種である。

29. 原子番号Ｚの偶数奇数で安定同位体の数が異なる。原子番号Ｚの偶数奇数で安定同位体の数が異なる。 Sn ベリリウム 単一核種からなる元素 121Snにある核異性体は半減期５５年