ド ラ イ ン 　 蔵 射 姓 i 層 翫 素 の 覯 亡利 鶏

The Chemical Society of Japan

NII-Electronic Library Service

The 　Chemioal 　Sooiety 　^of 　Japan

ヘ ツ

ド ^ラ イ ^{ン 　 蔵 射 姓} i 層 翫 素 の 覯 亡利 鶏

、，

∬

匸

₁

放 射性 元 素発 見 ^の 波 及 効果

　 　 　

NAKANlSHI

　

TakashI

　　　　　　中　 ^西 　 　 　孝

　 　 　 　^{金 沢 大}学^理学 部^化学 科 　^{助 教 授}

匸

＼「 匸



ヂ゜



’

　　

、

　

． 、 阿



、



’

　　　　　　　

肖 げ



匸

　　　　　　　　　

匸 　 　 　 　 、 、 凵 」

　

^X

線

^{の発見はウラ ン塩の放 射 能の発 見 を誘 発し}

，

放

射能

^の発 見^{は ポロ ニウムやラジ ウム な どの}放 射 性 元 素の発 見^へ と発 展 し た

。

放射性 元素^の 発 見 は

，

単な る元素^の発 見に と どま らず

，

不 可解 な放 射 能現 象

の解 明研 究 を促 す^{ことによっ て さ らに}数^{々 の重}要^な科学 的 発 見^{に 波 及 し てい った}。 そ の 波 及 の過程 に は 錯綜^{し た}部^{分 も あ る が}， 単 純 化 し て 解 説 す る^{こ と に}す る

。

1

　 は じ め に

　 今 日^{で は}常 識 ^{と なっ てい る}重 要^な科 学 的 知 識^の 幾^{つ か と}そ^の科 学^の

応

用^が も^{た ら し た}恩

恵

^の

幾

^っ

か は，

X

_線の発 見 （^{レ ン ト ゲン}，

1895

）

．

_{・ウ ラ ン} 塩の放 射 能^の発 見 （^ベ ッ ク ^{レ ル}，

1896

）^→ 放 射 性 元

素

（

Po

と

Ra

）の発 見 （キ^ュ リ

ー

_{夫 妻}

，

1898

_）

と^い う

一

連 ^の成 果^{が さ らに}波^{及 し て}発^{展 し た}

科

学

に

依

^{る も の で ある。}

放射能

^と

放射性

^元

素

^の発 見^が どの よう^に波 及^{して その}後^の科 学^に発 展^{を も た ら}

し た かを

，

歴 史的^な因 果 関 係^{を なるべ く}踏^{ま え な} が ら簡 単に紹 介 する

、

な^お

，

詳 細 を述^べ る余 裕^が な^い ので，

後掲

^{のい くっ か の参 考文 献ト 51 も参 照}

して^い た だ け る と幸^{い で あ る}。

2 _放射線

の

本質

^の

解 ^明

　

U

か ら の放 射 線に物 質 透 過 能^の小^{さい α}線 ^と 大 き^い β 線^{が あ る こ とは}

，

放 射 能 発 見^の翌 年 く

ら^い ま で^に分^{か っ てい} た。 さ らに_，

軽

^{く て}

負電荷

を も^つ β線^は電 子^の流^{れ で あ る こと と}磁^{石 の}作 用 を受け な^い 電 磁 波 （γ線 ） も

U

^か ら検 出 ^され る^こと^が

1900 年

ま^でに

分

^{か っ て き てい た}。

質

量 が大き く正 電 荷 を も^{つ α}線^の正体^が解 明^{さ れ た}

の は，

Ra

の 発 見^{によっ て}

強烈

^{な α}

線

源を用^い た 研 究^が可 能^{と なっ て か らで あ る}。 す な わ ち， ガ ラ ス 薄 膜^で仕 切^{っ た}真^空 中^{に α}粒^{子 を}打^{ち 込 む と} 真 空 中^に

He

が溜^{まる こと が}見 出^{さ れ}， 電

荷

^を失

っ た α粒子^が

He

原子^で あ る^{こ と が}確 認 ^{さ れ たの} である （

1909

_）。

3 　 原子変 換 ・同位 体

^の

発 見

　

U

（ま た は

Th

） 化 合 物^の 溶 液^{か ら}放 射 能^{を ほ} と ん ど も た な^い

U

（ま た は

Th

） 部 分 ^と強^い放 射 能 を 含 む 部 分 が化 学分 離 さ れて， 純 化 ^した

U

（^{ま た は}

Th

）^の

放射能

^が

時 間

^{と と も に増 加 する}

こ と が見 出^{さ れ た} （

1900〜2

＞。 放 射 能 現 象^は， あ る原子が

他

^の種^の原 子^へ 変 化^{する こ とに}

伴

^{う もの}

であ^{るこ とを}示^{して お り}

，

原 子^は構 造^{を も ち}， 原 子 を

構

成す る小さ な粒子の再 編 成^が放 射 能 現 象^で あ^{る と}認 識^{さ れ}始^{め た}。 この よ う な

化学

^{的 追 究 を}

さ らに発 展^{させ る と と もに}，

放

射

線

^{の 正}体^に 関す る知

見

^{も動 員して}

放射壊変

^の元

素

周

期

^{表 上での位} 置^{づ け が 明 ら かになっ て}同 位 体^の概 念^が生 ^{ま れた}

（

1913

）。 その後， 質^量分 析^器の

開

発 ^（

1919

）に よ り

同位体

^の

概念

^は非 放 射 性 元 素^に も

拡

張^{さ れ}

，今

日 まで の同位 体手 法によ る科 学 研 究^の発 展^や同 位

化 学と教 育　

45

_巻

8

_{号 （}

199S

年） 471

N工 工

一

_{Eleotronio 　Library}

The Chemical Society of Japan

NII-Electronic Library Service

The 　Chemloal 　Soolety 　^of 　Japan

ヘ ッ ド ラ イン

体

質

^量の

精密測定

^{に基づ い た}原 子 核 変 換に伴 う^エ ネ^ル ギ

ー

_{の 起 源 （}

E ^＝ mc2

）^の理 解 を 可能 に し た。

4 　原子

^エ

ネ

^ル

ギ ー

_の

発見

　 Ra

が

放射

線 ^{と と} も^に放 出す る

熱

量の測

定

^によ

り， その エ ネ^ル ギ

ー

_{（約 600J ／}

g

−Ra

／

h

）は通

常

の化 学 変 化で放 出さ れ る もの よ り も は るか に大^き

い こ と が

分

^{か り} （

1901

）， 新 ^しい膨 大 な^エ ネ^ル ギ

ー

_{源が 原子}

内

部^{の どこか に}存 在 す^{る こ とが}分^かっ

て き た

。

放 射 能の

本質

（^{原 子}核 現 象 ）^が明^{ら か に} なる ま で漠 然と 原 子エ ネ^ル ギ

ー

_{と呼ば れ た が}

，

火 山 活 動の

熱

源^も放 射 能^で考 え^られる ようになっ た

（ 1906 ）

。

5  原子 構造 ・放射 能現 象

^の

本質

^の

解 明

　 電 子^{お よ び}光 電 効 果^の発 見^によっ て 原 子 は 電 子 を

含

^{む あ る}

構

造^を も^{っ た} も^{の と}

推

定さ れ， 正

電荷

を

帯

びた球 体 中^にその電 荷 を 中 和 するに

十

^分な

数

の

負

^電荷^の電 子^が埋^め込ま れ た よ う な 原 子^モ デ^ル が提 案^{さ れ た} （

1904

）。 これ を契

機

^に， 原子 構 造

が 真 剣^に研 究^される よう^になっ た

。

そ し て，

今

^日

の 原子

構

造^の描 像^の初 歩 的な もの は， 金箔^{に よる}

α

線

散 乱^の発 見 （

1906〜 1911 ）

^{に よっ て}

得

^られ

た。 放 射

性

^元

素

^{か らの}強 烈^なα線^を用^{い た}研 究 ^に よっ て α

線

^の正

体

^が

解

明^{さ れ た こ と} は前 述 し た が， α

線

^の物 質 貫 通 力 を研 究す る

中

^{か らα}

線

^の散 乱現

象

^も見 出^{さ れ た}。 そ の実 験事 実か ら紆 余 曲 折 を経^て原 子^の有 核 模 型 （ラザフ ォ

ー

_ド

・

_ボ

ー

_ア模

型）^が完 成^{し たの は}

1913〜4

年で あ る。 こ の原 子 核^の発 見^{に よっ て}放 射 能現象は 原 子核 現 象^で あ^る

こ とが認 識さ れ る と と もに，

放射

壊 変^に伴 う^エ ネ

ル ギ

ー

， さ らには

核

分 裂

・

_{核 融 合 反 応に よるエ ネ}

ル ギ

ー

_や太

陽 （ 恒

^星

）

^のエ ネルギ

ー

_の

根

源

（ E ＝

MC2

＞^が原 子 核 現 象 ^とし^て 理解 可 能になっ た。

　

^{原 子 構 造の解 明 過 程に おい て も う}

一

_{つ 重 要であ}

っ たのは

中

性^{子 の}発 見 （

1932

_）である。 上述^の原 子

核発見

^の

時点

^{に おい て}， 原 子^の構 成 要 素と し て 知ら れ て^い たのは 陽 子 と 電 子 の み で ある。 陽子 と

電子 だ け で は 原 子の質^量数^と核 電 荷^を同 時^{に は}説

472

明で きな^い

。

そ の ような

状況

^の

中

^で，

放射

性 元 素 か らの強 烈^{な α}粒 子 束 を^{い ろ い} ろ な物 質に照射 して み る実 験^が行わ れ，

Be

に α

線

^{を 照}

射

^{す る と}

奇 妙

^な

放 射

線^が 発 生 す る こ と が 発 ^{見 さ れ た}

（ 1930

）

。

^{そ して}

，

奇 妙 な放 射 線は陽子 と

同程度

^の 質 量 を も^{つ が}電

荷

^{を も た ない}

粒

子^であ^{るこ と が}分 かっ た （

1932

）。 中 性 子^の発 見^で ある

。

^この発 見 は

直

^{ち に}原 子 核^の陽 子

・

_{中 性 子モ デル につ な が} り， 今 日^の 原子及 び 原子

核

^の

描 像

^{が ほ ぼ}

完

成 ^し た。

　^{さ らに}

，

中性 子 を種々 の物 質に照 射する実 験が 始 ^ま り，

U

^の原子核 分 裂の 発 見

（ 1939

）^や超 ^ウ

ラ ン元 素^の発 見 （

1940

）^へ と

続

^{い た}。

6 原子 核 反 応

^の

発見

　

^{放 射}

^性

^{元素か らの強 烈な α粒子 束を種々 の}

物 質

^に照

射

す^る研 究は

，

原 子

核

^{反 応の}

発見 （ 1919 ）

へ も発 展^した。 そ し て， α線で照 射 し た

Al

中^に 残^る放 射 能の

検

^{出は 人 工}

放射能

（人^工放 射 性 核 種 ）^の発 見

（ 1934）

^{と なっ た}。 現 在^の原 子 核 反 応

の研 究^で は加 速 器が 用^い ら れるが， 最 初^の粒子加 速 器 開 発 （

1929

_）ま で は 原 子

核

研

究

^に容 易^に利 用

で き る最 も^エ ネ^ル ギ

ー

_の

高

^い

粒

子^は放 射 性 元 素^か

ら の α線^で あ^っ た。 粒 子 加 速 器 ^を利 用 し た研 究 の発 展は ^{こ こ}で

紹介

^{で き る}

範

囲 を

超

え^て し まう が， 放 射

性

^元素 発 見^{の 二}次 的 波 及 効 果 と して，

Tc

の発 見 （

1937

_）は核 反 応 的

合成

^{に よ る もの で} あ^っ た^こ と に

敢

^{え て}

言

及 ^{し て お き たい}

。

ま た核 反 応の研 究に よっ て， 原 子核^の内 部 構 造^の 詳 細や元 素^の起源 の

解

明^が進^み， 原 子 核 反 応 を 利用 し た 元 素 分 析 法 （放 射 化 分

析）

^も膨 大^な成 果を も^{た ら}し

た。

7 　

^お

わ り

^に

　

^{以 下は}

放射性

^元

素発見

^の

波

及

効

果 ^と考 え^{ら れ る}

こ と の項 目^の列 挙に と ど め る。 す な わち， 放 射 線 測 定 器 の

開発

^と

進歩

（

1898

^〜 ）

，

放 射 年 代 測 定

（

1907 ^〜

），

宇宙

線^の 発 見 （

1911

）

，

放 射 性 ト^レ

ー

サ

ー

_{法の 開 発 （}

1918

_＞で ある。 解 説 を省^い て は^い る が， これ ら も放 射 性 元 素 発 見^の波 及 効 果の重 要 な

部

^{分で あ る}。

化学と教 育 　

46

巻 8 号 （1998 年 ｝

N工 工

一

_{Eleotronlo 　Llbrary}

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ヘ ッ ドライ^ン

参 考 文 献

1

_） 物^理学史研究刊行会編 物^理学古典論文叢書

⁷

放射 能

，

東 　 海 大 学 出 版 会 （

1970

_）

．

2）　 物^琿学 史 研 究 刊 行 会 編

．

物^理学 古 典 諭 文 叢 書 9原 子 模 型

，

　 東 海 大学出 版 会 （1970）

．

3

_）

1 ． As

［mD 、著

，

小 山 慶 太

・

_{輪 湖 博 共 訳}

，

^{ア イ ザ ッ ク}

。

_ア

　 　^{シ モ フ の}科学^{と 発 見の}年表 ^{丸 善 （}1992）

．

4

_{）　 植 村}美佐子 他

．

科 学 年 表

，

丸善 （

1993

_）

、

5）　^ノ

ー

_ベノレ賞

一

_{受 賞 者 総 覧}

一

_{編 集 委 員 会}

．

^ノ

ー

ベ ル 賞

一

_{受 賞}

　 者 総 覧

一、

教 脅 社 ^（1990）

，

なか にし

・

_{たか し}

　筆^{者 紹 介} ［^{経 歴}］1969年 3月 金 沢 大 学 大 学 院 修 士 課 程 修 了

，

⁶⁹年

4

_月 同 大 学 理 学 部 助 手 （74

〜

_{76年 文部省}

在 外 研 究 員

・

西 独 放 射 線 防 護 研 究所 ）

，

9〔

1

年

2

月 同 講 師

， ⁸⁷

^年

¹²

^{月 同 助 教}

授

。

理学 博十

。

［^{専 門}

1

^{放 射 化 学}

^，

^地

球 化 学

。

［趣 味 ］ 木 版 画

，

園 芸

。

［連 絡 先：92 

一

_{1192金 沢 巾 角 間 出」 （勤 務}

先 ）

。

A 全 全

蝋 購 驪 羈 轢 韈 鞴 ^{藩 黨} 覊 ^覊 瓣 漁 覊驫 講 ^黷 1 雛 蜜雛

河 内 　 初 恵 　 広 島 大 学 大 学 院 学 校 教 育 研 究 科 水 谷　^{祥 之}　 名^{古 屋}学^{院 高 等 学 校}

〉現

在

会 員 数

　　　

（

1998

_年

7

_{月 ）}

米 谷　^{敏 之}　帯^{広 柏 葉}高校

正 会員　 　学^{生 会}員　 　 教 育 会員 　 　名 誉 会 員　 　 法人^正会 員　 　 公 共会 員　 　 賛助 会 員　 　 　 　計

27， 890

　　　　　　

6， 003

　　　　　　

2， 445

　　　　　　　　

57

　　　　　　　　　

684

　　　　　　　

690

　　　　　　　　　

0

　　　

37， 769

靉 轍 論鞴 韃 1 ^難 lll ^{攤螻 鐓} 1 ^藩 1 ^{嚢 峯難} 1 ^{講 鎧 峯} 1 ^{… … 響 1 ’ II ’ ii ・} 裝韓 i

対 象 理科 教育 賞^は理科 教 育を人 間 形成^の

一

_{環 と し}

て位 置^づけ^たう え^で

，

中

。

_{高 校の理 科 教 育に お け る新}

しい 発 想 と工夫 考 案に基づいた 教 育 事 例 を対 象 と して

い る

。

論 説 や 提 案 だ けでな く， 実 績の あるもの を対 象 とする。

　 （例^{）   生}徒^の科 学^に対^する興 味^{を 深め るな ど}， よ り よい理科 教 育^{の た め の}指 導 展 開，   効 果 的^な実験 法， 器材^の活用 法， 自発的学 習を促す工夫^{な ど}，   実 験

・

_{観 察}

， 演 示 な どの教 材

・

_{教 具 （簡 単 な 装 置}

， 得 や

す^い材 料

，

視 聴 覚 教 材な ど）^の開 発と その 実 践 例 等

。

資 格 中

・

_{高校の理科教育を 担 当}

， ま た は研^究

・

_指

導 する者 （例えば

，

中学校

・

_{高等 学校}

・

_{高等 専 門 学}

校

・

_{大 学 などの教 員}

，

指 導 主 事

，

教 育 研 究 所

・

_{教 育セ}

ン タ

ー ・

_{博 物 館 な どの所 員 ）}

応募締^切　

9

月

30

日（水 ）

応 募 方^法　 所 定^の申請^{書 に}記^{入の うえ}郵^{送 し て}下^さ

い_。 申請 書^は下 記宛 請求^{の こ と}。

請 求

・

_{送 付 先}

279−8555

浦^安市^{美 浜}

1−8−1

東^{レ ビル} 　（財）東 ^レ 科学 振興 会 （電 話

047 −350 −6104

，

FAX



O47 ⁻ 350 ⁻ 6082

，　

e − _mail

_：

JDP



OO117

^＠

^niftyserve ．

orjp

）

化学^と教育

46

巻

8

号 （

IS98

年）

473

N工 工

一

_{Eleotronio 　Library}