時間が足りない！　原子核解明の計算をやり遂げるために

原子核から元素の起源を紐解く

私達の身の回りの物質は原子からなりますが、その原子の質量の99%以上を占めるのが、陽子や中性子で構成される原子核です。元素周期表で、水素が1番、鉄が26番などと振られた番号は陽子の数を表しており、番号が大きくなるほど元素の質量も増えます。身の回りにある重い元素の多くは、宇宙の中で、まず中性子が多い不安定な原子核を作ってから、中性子を陽子に変換するなどしながら、安定して存在できる原子核へと姿を変えてきたことがわかっています。もし原子核の成り立ちが詳しくわかれば、元素の起源を探ることができます。

パズルのピースをどう分析する？

原子核は宇宙の元素構成を理解するためのパズルのピースだといえますが、それぞれのピースの形、つまり性質自体がよくわかっていないものもたくさんあります。そんな難しいパズルを解くために、原子核物理の実験や理論計算が行われています。様々な数の陽子や中性子を持つ原子核を加速器を使って実際に作ってみたり、陽子や中性子の数がとても多い原子核の構造を計算で求めたりするのです。ただしあるひとつの原子核の構造を調べたい場合、10の23乗個のような膨大なパターンを考えなければなりません。たとえスーパーコンピュータを使っても、解き終わるまでには宇宙の寿命ほどの長い時間が必要になることもあります。

複雑な計算を簡単に

そこで、現実的な時間内で計算を終わらせるための工夫として、データサイエンスの手法を導入したアルゴリズムの改良も行われています。例えば機械学習と呼ばれる、AIにも用いられる技術や、応用数学など他の研究分野のアイデアを原子核物理と組み合わせたり、世界中の研究者らがアイデアを交わしながら、特定の原子核の性質を求めるための理論計算を高速化する試みがなされています。このように難しい計算を簡単にして精度の高い結果を得られれば、一般的なコンピュータでも理論計算が可能になり研究がさらに発展するはずです。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

宇都宮大学データサイエンス経営学部データサイエンス経営学科准教授吉田聡太先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

原子核物理学、データサイエンス

先生が目指すSDGs

メッセージ

日本の古語には「ゆかし」という言葉があります。見たい、聞きたい、知りたい、という人間の知的好奇心に通じるような意味合いです。しかし大人になればなるほど人は目の前の物事を器用にこなすようになってしまい、わかったような気になることがあると思います。「ゆかし」が現代では使われていないように、大人になるにつれ、ゆかしく思う気持ちが薄れていくのかもしれません。知りたい、やってみたいなどの「ゆかし」はあなたの原動力になると思うので、その気持ちを大切にして大学に来てもらいたいです。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？

宇都宮大学に関心を持ったあなたは

宇都宮大学は、地域デザイン科学部、国際学部、共同教育学部、工学部、農学部、データサイエンス経営学部からなる総合大学で、宇大スピリット＝「3C精神」を大切にしています。これは明るい未来の開拓のために「Challenge」＝主体的に挑戦し、「Change」＝時代の変化に対応して自らを変え、「Contribution」＝広く社会に貢献するという意味を込めた言葉です。これを大学の空気として醸成し、学生と教職員が一体で未来を開拓していく強い決意を込めています。宇都宮大学で学び、共に未来を開拓しましょう！