Anthony Leggett 氏講演会22008年05月14日 00時24分00秒

Leggett 氏の講演会の話の続きです.今回は気体の液化から話を進めます.

Leggett 氏の研究対象は低温物理学です.それまでの背景として,気体を冷却すれば液化する事が知られ,様々な気体が液化されました.炭酸ガスは圧力が高ければ常温でも液化しますが,バナナで釘を打つ等という時に使われる液体窒素は,1気圧で沸点がマイナス196度です.もっと温度を下げれば,いろいろな気体が液化しますが,軽い気体はなかなか液化しません.さらに一つの原子で出来ている分子の気体は,非常に温度を下げないと液化しません.

19世紀後半から気体を液化する事が盛んになされていきました.(以下,理科年表等を引用.)クリスマスレクチャーで有名なイギリスのファラデー(Faraday)が盛んに液化の研究もしてます. 彼の液化に関する論文の数々はこちらでダウンロードできます.塩素,塩化水素,亜硫酸ガス,硫化水素などなど,数多くの気体を液化したようです.マイナス100度に迫るかどうかというところです.

1862-68年に炭酸ガスの液化(Andrews)に成功し,1877年にルイス・ポール・カイユテ(Louis Paul Cailletet) によって酸素の液化に成功.ジグムント・ヴルブレフスキ(Zygmunt Florenty Wroblewski)が酸素と窒素を大量に液化する事に成功し,低温物理学が急速な発展を遂げました.一番軽いガスである水素も,ジェームス・デュワー(James Dewar)により1895年に液化に成功.

最後に残ったのが飛行船や宙に浮く風船で使われるヘリウムです.ついにオランダのカマリング・オンネス(Heike Kamerlingh Onnes)により,1908年に液化に成功します.ヘリウムはマイナス269度でやっと液化します.さらにヘリウムはどんなに温度を下げても(0 K(ケルビン)=−273.15度に近づけても)1気圧では固体にはならず,圧力をかけると固体になります.26気圧での融点は−272.2度です.(理化学辞典第5版より引用)

さらにオンネスは水銀を液体ヘリウムで冷却すると,電気抵抗がゼロになる超伝導現象を1911年に発見します.
超低温では想像を超えた新しい現象が潜んでいるようだ.
液体ヘリウムにより,超低温の世界の現象が次々と解明されていく様になります.

余談ですが,液体ヘリウムの生成は液体窒素の生成よりも材料の入手,冷却等ではるかにコストがかかります.およその話ですが「液体ヘリウムはウイスキー,液体窒素は牛乳と同程度の値段」と考えると,妥当かと思います.

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