X（旧Twitter）で、物理に真剣に向き合おうとする学生からの興味深い質問を見つけました。それは「速度には光速という限界があるけれど、加速度には限界がないのか？」というものです。 相対性理論によれば、物体の速度は光速度ｃを超えることができないことがよく知られています。この制限は、速度のｘ成分、ｙ成分、ｚ成分のいずれにも適用され、そして速度の大きさ自体もｃを超えることはありません。 では、速度ではなく「加速度」についてはどうでしょうか？加速度にも上限が存在するのかという問いは、物理学の最先端の観点から見ても非常に意義のある問題です。 この加速度の問題を考える上で、便利な「次元」という概念をまず説明します。物理学では、さまざまな物理量が「次元」という特性を持っています。この次元は、空間の自由度を表す幾何学的な次元とは異なり、物理量の性質を示すものです。たとえば、ある物体の「長さ」という量は、
なぜ体が疲れると「眠気」が生じるのか？なぜ体が疲れると「眠気」が生じるのか？ / Credit: canva同チームはこれまでに、マウスと線虫という2つのモデル生物を使って、睡眠の調節に関わる遺伝子を研究してきました。 とりわけ、線虫はシンプルな体の作りをしながら、私たち哺乳類と共通した睡眠関連の遺伝子を持つ優れたモデル生物です。 それゆえ、線虫の睡眠メカニズムを知ることで、私たち自身の睡眠についても理解が深められると考えられています。 そこでチームは今回、線虫を使って、睡眠の調節に関わる新たな遺伝子を探ることにしました。 実験ではまず、約6000匹の線虫のさまざまな遺伝子にランダムに変異を起こし、睡眠時間に変化が出た個体を探し出します。 その中から睡眠時間が通常の約2倍になった線虫を複数発見。 分析の結果、睡眠が伸びた原因は「sel-11」という遺伝子に起きた変異であることを突き止めまし
永遠の光と闇の間に生命の息吹が芽生えているかもしれません。 米国のカリフォルニア大学で行われた研究によって、赤色矮星の近くを回る惑星の多くが惑星の中に帯状の居住可能区域を持つ可能性が示されました。 赤色矮星の近くを回る惑星の多くは、重力の影響で「潮汐ロック」という現象が起こり、片面が常に恒星に面した永遠の昼である一方、もう片面には永遠の夜が訪れます。 こうした惑星では昼側は暑さのせいで、夜側は寒さのせいで居住不可能となってしまいますが、それらの中間となる「ターミネーターゾーン（Terminator zones）」にある区域では、生命にとって丁度いい環境が保たれる可能性があります。 天文学におけるターミネーターゾーンとは、惑星の夕暮れの領域を指し、今回の場合はそれが「永遠の黄昏」と呼ぶべき状態になっています。 今回の研究は惑星規模の気候シミュレートを行い、どんな条件がそろえば、ターミネーター
地球に住む私たちは、太陽が発する光エネルギーの恩恵を受けています。 植物が光合成をしたり太陽光パネルで発電できるのは、光エネルギーを利用しているからです。 そして光のエネルギーが消費されれば、光は消えてしまいます。 一方、光はエネルギーだけでなく運動量も持っていることが知られています。 そのためソーラーセイルのような光から運動量を受け取って徐々に加速していくシステムも考案されています。 ではこの光の運動量を0にしたら何が起こるのでしょうか？ 米国ハーバード大学（Harvard University）で行われた研究によれば、光を全く屈折しない材料に入れると、運動量が0になり、存在確率が材料内部全体に拡散して、どこにあるか全く不明になる、とのこと。 また運動量が0になった光を二重スリット実験に使用すると、理論上、光の波長が無限になって「しま模様」がなくなってしまうことが示されました。 運動量が
愛媛大学は3月10日、118種類の原子すべてをまとめた周期表に記載されていない、仮想的な原子からできているかのように振る舞う物質を発見し、その物質中では質量がゼロの特殊な電子が光速に近い速度で動き回っていることも発見したと発表した。 同成果は、愛媛大大学院 理工学研究科の内藤俊雄教授らの研究チームによるもの。詳細は、結晶学に関連する全般を扱う学術誌「Crystals」にオンライン掲載された。 現在の科学では原子番号1の水素から同118のオガネソンまで、118種類の原子の存在が確認されており、それらはすべて周期表に記載されている。研究チームは、さまざまな分子からなる伝導性物質や磁性体などを長年にわたって研究してきており、これまでも、紫外線を当てたときだけ金属に変わる有機物など、ほかの物質には見られない機能を持った新しい物質を発見してきたという。今回の研究もそうした一連の流れとして、新しい物質
米五大湖のひとつヒューロン湖の陥没穴「ミドルアイランド・シンクホール」を探索するダイバー。ここの微生物マットは、約20億年前の地球の海のものと似ていると見られ、今回の研究に使われた。（PHOTOGRAPH BY NOAA, THUNDER BAY NATIONAL MARINE SANCTUARY） 地球の大気には酸素がおよそ20％含まれている。多くの生命が生きていけるのはそのおかげだ。しかし、できたばかりの46億年前の地球の大気にはほとんど酸素が含まれておらず、24〜22億年前に急激に増えたことが地質学的な記録からわかっている。 その理由は、光合成を行うシアノバクテリア（藍色細菌）が海で増えたからと考えられている。だが、光合成を行う微生物はもっと前から地球に存在しており、だとしたらなぜこの時期に大量に酸素が増え始めたのかは大きな謎だった。 このたび、その謎にまつわる驚くべき新説が発表され
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