こんにちは！
4月も下旬に差し掛かりました。五月祭まであと3週間。どの班も発表に向けて日々熱心に活動を続けています。
今回は、真空ゆらぎ班の活動を少し覗いてみましょう。
やってきたのは、東京大学浅野キャンパスにある武田先端知ビル。この建物の地下2階にあるクリーンルームで、ガラスに金をコーティングして、金のミラーを作ります。

クリーンルームとは、ホコリなどのゴミが一つもないように保たれている部屋のことです。入る前に、体に着いたゴミが部屋の中に持ち込まれないよう、クリーンウェアという専用の作業着を着なくてはなりません。

クリーンルームの様子。実験用の機械が沢山設置されています。



今回私たちが使用したのは、こちらの装置。これはスパッタマシンと呼ばれていて、金属の薄い膜を標的の上に作ることが出来る優れものです。



スパッタマシンは、高いエネルギーを持ったアルゴン原子を金属にぶつけ、その金属を気体にし、さらに電圧を利用して標的に金属を蒸着していきます。
今回の標的は、こちらのガラス板。このように、装置の中にテープを使って固定していきます。




空気が入っていると、綺麗に金属を蒸着することが出来ないので、ポンプを使って空気を抜きます。



待つこと1時間。準備が出来たようなので、いよいよ金属のコーティング開始！
蒸着に使われているアルゴンの原子(プラズマ状態になっている)が紫色に光っている様子を見ることが出来ます。



ガラスに金を載せる前に、一旦クロムの膜で下地を作ります。金をガラスに直接つけてしまうと、簡単に剥がれてしまうらしいです。クロムの膜は20 nm。セロハンテープの1000分の1くらいの厚さです。

クロムの膜を作るのに掛る時間は約1分半。意外と短時間で完成するんですね。
そしていよいよ金を蒸着に入ります！金の膜は200 nmとクロムに比べて分厚いです。その分長い時間がかかり、今回は約6分ほど蒸着を行いました。



いよいよ完成です。装置のふたを開けてみましょう……！




何とも綺麗な仕上がりになりました！！！
カメラが写り込んでしまうほどピカピカです。素晴らしい！

最後に、クロムと金が狙った通りの厚さだけ蒸着されたか、こちらの装置でチェックを行います。



測定中……




どうやら、上手く蒸着が出来たようです！



これで真空ゆらぎ班の実験に必要なものは全て揃いました！　一体どのような結果になるのでしょうか。五月祭に来て、その目で確かめてみてください！

以上、真空ゆらぎ班の活動報告でした。

今回のブログ記事は、少し物理のお話から離れたものです。内容は「フィードバック」について。フィードバックは、現代の科学技術で沢山の応用がなされています。もちろん、私たち真空ゆらぎ班が行っている実験も、フィードバック技術を利用していますヨ！
それでは、具体例を通して、フィードバックとは一体どういうものなのか説明していきましょう。

日本の道路の速度制限は何km/hかご存知ですか？　道路標識などによって指示がなければ、普通60km/hです。これ以上速く自動車を運転するとスピード違反になってしまいます。ですが、スピード違反が怖いからといって、ノロノロ運転をしているようでは時間が余計にかかって仕方ありません。なるべく60km/hの同じ速さで運転したいところですね。


そうはいっても、同じ速さで運転をするというのは案外難しいことだったりします。道路を進んでいると、上り坂だったり下り坂だったりで、自動車の速さが変わってしまったりするからです。


そこで、なるべく60km/hのまま走り続けるように、自動車の速さに応じてアクセルを調節したりブレーキを踏んだりするわけです。これこそが、「フィードバック」です。


もう少し抽象的な言い方をすれば、フィードバックとは、ある系の状態に対して出力される信号に応じた、適当な入力を対象にしてやることで、系の出力を制御すること。
言葉では単純ですが、案外難しいのがフィードバック。失敗すると悲惨なことになります。


初めは60km/hで走っていた自動車ですが、何らかの原因によって少し速さが遅くなってしまいました。60km/hに速さを保つため、アクセルを踏み込み加速します。ですが、あまりにも大きく加速してしまったため、60km/hが目標だったはずなのに、70km/hまで速さが上がってしまいました。


これは大変です！スピード違反で捕まってしまいます。慌ててブレーキを踏み、速さが60km/hになるよう減速を試みました。しかし、慌てていたため予想よりも減速してしまい、今度は60km/hを下回る50km/hまで速さが落ちてしまいました。


これではフィードバックの意味がありませんね。自動車の速さに応じて、上手くコントロールしないと目標の60km/hには届きません。こういった状態を発振するなどといいます。発振せずに、安定なフィードバックを行うことが大切なのです。

フィードバックについて、理解していただけたでしょうか。
五月祭当日は、実際に私たちの実験装置に利用されているフィードバックのお話も予定しています！　5/14、5/15は是非五月祭 PhysicsLab. 2016へ！

こんにちは！
PhysicsLab. 2016のブログ、真空ゆらぎ班2回目の記事です。
更新頻度が増えましたね。これから本番に向けてどんどん盛り上がっていきます。Stay tuned!
さて、前回の記事では真空ゆらぎ班が何を目指して活動しているかを紹介しました。今回はその活動内容についてご紹介しましょう！

前回のおさらいをしておくと、真空ゆらぎ班では「カシミール効果」を検出することが目的です。カシミール効果とは、身近な重力や磁力などと同じように物を引き合わせる力、つまり「引力」が生じる物理現象です。しかし、その強さはたいへん小さく、人間が直接感じることのできるようなものではありません。カシミール効果を検出するには、何らかの工夫が必要なのです。

そこで使われるのが「ねじればかり」と呼ばれる装置です。つくりは至って簡単。図のようにおもりのついた棒を振り子のようにして、ヒモやワイヤーでもってぶら下げてしまえば完成です。ねじればかりは吊るしただけですから、わずかな力に対してもねじればかりは敏感に反応するようになります。そのことを使って微小な力の検出を行う、というわけなのです。


私たちの実験では、ねじればかりに対して図のようにカシミール効果による引力が働くようにしてあります。すると、ねじればかりには、矢印の向きに回転するように運動することがわかります。さらに、引力が弱ければあんまり回転しませんし、強いとたくさん回転しようとします。ねじればかりの回転の様子を見ることで、引力の強さも調べることが出来るようになるのです。便利ですね！


しかしながら、弱い力に対しても敏感に揺れが生じる、ということが仇になってしまうこともあるのです。例えば、ねじればかりの近くでしゃべったりすると、声による振動がねじればかり伝わってしまいます。あるいは、ねじればかりの近くを歩くと、地面の振動がねじればかりに伝わってしまいます。ねじればかりは、こういった周囲の状況から生じた振動なども敏感に受け取ってしまい、検出したかったはずの「カシミール効果」による揺れが見えなくなってしまうのです。

そこで、カシミール効果によるねじればかりの揺れだけを観察するために、真空ゆらぎ班ではねじればかりに更なる工夫をしています。写真は、私たちが設計し制作した実験装置を映したものです。オレンジ色の、銅で出来た部分がねじればかりです。



今回は、私たちの実験について簡単な説明をいたしました。五月祭当日は、今回紹介した装置も展示予定です。お楽しみに！

はじめまして。PhysicsLab. 2016の副統括の桶作愛嬉と申します。皆さんに楽しんで頂ける企画になるよう全力を尽くしますので、今後ともよろしくお願いします！

今回は、私が班長を務めている真空ゆらぎ班のご紹介です。

「真空」という言葉を、皆さんは聞いたりあるいは実際に使ったりしたことがあると思います。何もない、という意味を持つ言葉です。例えば、食品の鮮度を保つために利用される真空パックや、中身の温度を保つための真空魔法びんなどがありますね。真空とは、日常によく浸透した言葉だと思います。

しかしながら、現代の物理学では、真空とは単に「何もない」という状態ではありません。それは、非常に小さな小さな世界において、私たちの想像とは違った様相を呈します。ミクロな世界の法則である量子力学によれば、真空とは何もない状態ではなく、わずかながらにエネルギーが存在しているのです。

しかも、よく調べてみると、このエネルギーは微妙に変化する、つまり揺らいでいるということが知られるようになりました。このことが引き起こす面白い現象に、「カシミール効果(Casimir effect)」^*があります。

この「カシミール効果」を私たち真空ゆらぎ班では検出することを目標に活動をしていきます。真空と量子力学が生み出す不思議な世界を、ぜひご覧になってください。

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^*あるいは「カシミール力(Casimir force)」とも言います。