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原子力への道を開いた人々(概要)
――ニュートン力学から量子力学へ――

(藤本陽一著、さえら伝記ライブラリー15 さえら書房、1966年刊)

はじめに
原子力用語事典
年表

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ラザフォード
アインシュタイン
キューリー一家
仁科芳雄
フェルミ
筆者紹介 藤本陽一
1925年東京生まれ。東京大学理学部卒。
1953〜55年、イギリスのブリストル大学に留学。
理学博士。東京大学原子核研究所教授を経て現在早稲田大学理工学研究所教授。

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 原子力というと、誰でもすぐに原子爆弾や原子力潜水艦などを考えます。
 確かにこれらは原子力の働きです。
 しかしこれらは、科学小説やまんがのなかで活躍するのなら勇ましく、ときには痛快であったりしていいのですが、もしもほんとうに兵器として使われる戦争が始ったら、一瞬のうちに何十万、何百万、何千万、いや何億というおびただしい人が死んだり傷ついたりすることになります。
 そればかりか、この地上から人間が全く姿を消してしまうと心配する人すらたくさんおります。
 人間ばかりでなくすべての生物も同様です。
 しかし、原子力はこのような戦争の道具だけに使えるのではありません。
 たとえば、人間が住むことのできない砂漠地帯を緑地にかえ、私たちのパラダイスにすることも可能です。
 また巨大な宇宙船を自由に飛ばせることもできるでしょう。
 原子力はこのように、これまでの動力ではできなかったことをやりとげる、すばらしい力をもっているのです。
 原子力への期待はそればかりではありません。
 石炭や石油などの地下資源は、いずれは使いつくされてしまうでしょうが、そのとき原子力は、エネルギーの主要な源となるに違いありません。
 ところで、人類の未来を大きくになっている原子力は、一体どんな人が、どのようにして発見したのでしょうか。
 それは世界中のすぐれた大勢の科学者たちが協力しながら、原子や原子核の研究を進めているうちに生まれてきたものなのです。
 この本ではそうした原子力誕生のいきさつを、五人の代表的な科学者の話を通してのべていきたいと思います。
 地球上のあらゆる物質はすべて原子からなりたっています。
 この原子は素粒子が集まってできています。
 素粒子の正体はまだよくわかりませんが、もっともっと小さなものからできているようです。
 このように、物質のなりたちをどこまでも追求していくのが、物理学のもっとも重要な研究問題の一つです。
 この本でのべる五人の科学者たちも、一生をかけてこの問題を研究していきました。
 現在も世界中のたくさんの科学者たちが。この研究をさらに積みあげるべく努力しています。
 いまでは素粒子や、さらにそれより小さい粒子を追っていますが、今後のこうした研究のなかからは、原子力よりもっと強力なエネルギーが開発されることも予想されます。
 この本を読むみなさんのなかから、将来このような研究をしようとする人がたくさんでたら、それは大変うれしいことです。

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元素



原子










同位元素









原子核




素粒子




陽子




中性子




中間子





放射能



核分裂・連鎖反応






原子炉




濃縮ウラニウム




重水


核融合反応・熱核反応






原子爆弾・水素爆弾













原子力・原子力平和利用







 これ以上、化学反応などで分解できない物質。
 水は水素と酸素に分解されるが、水素も酸素もそれ以上分解できない元素である。
 現在、天然のものが九十種、人工のものが十四種発見されている。

 物質の一番もとである小さな粒。それぞれの元素に対応して原子がある。
 大きさは一億分の一センチほどの小さなもの。
 目方は一番軽い水素原子で、一億分の一億分の一億分の一(小数点の下に○が二十三つく)グラムほど。
 天然にあるもので一番重いのはウラニウム原子で、水素原子の二三八倍。
 原子の構造は、中心にプラスの電気をもった原子核があり、周りをマイナスの電気をもった電子が回っている。
 全体として電気は中和していて中性である。
 周りの電子の数によって、元素の種類が違ってくる。
 水素には電子は一個、ウラニウムには九十二個ある。

 原子核の周りを回っている電子の数が同じで、原子核が違う原子がある場合、その元素を同位元素という。
 元素は原子の電子数によって区別されているので、同じ元素に属してはいるか、性質がことなる。
 同位元素は原子核をつくっている陽子の数はかわらないが、中性子の数が違う。
 原子の重さはほとんどが原子核の重さなので、同位元素はその原子核がことなるから、それぞれ重さが違う。
 たとえば水素と重水素は同じ原子番号をもつ同位元素だが、重さは重水素のほうは水素の二倍ある。 重さの違いばかりでなく。同位元素のなかに幃放射能をもったものもあり。これは放射性同位元素という。

 原子の中心にある小さな粒。大きさは原子の約一万分の一で、一兆分の一センチほど。
 電子の数千倍から数万倍の重さがあるので、原子の重さの大部分は原子核がしめている。
 原子核は陽子と中性子が、強い力(核力とよばれる)で結びっいてできている。
 この陽子と中性子の数によっていろいろな種類の原子核ができる。

 もうこれ以上分けられないと考えられる最小の粒、電子、光子、陽子、中性子、中間子などをいう。
 最近になって、陽子や中性子の兄弟にあたるものや、中間子の数多くのなかまが発見された。
 そのほとんどは不安定で短い寿命しかもたないが、全体では百種類をこえる数が発見されている。
 素粒子も最小の粒でなく、もっと小さな粒子から成り立っているのではないかと考えられている。

 中性子とともに原子核を構成している。
 プラスの電気をもつ素粒子、電子の一八三六借の重さがある。
 もっとも軽い水素の原子核は、陽子そのものである。
 陽子と中性子は性質が似ているので二つをまとめて核子とよぶこともある。

 陽子とともに原子核を構成している。
 電気をもたない中性の素粒子で、電子の一八三八倍の重さがある。
 原子核を人工的にこわして中性子を取り出すと、それは不安定で約十七分の寿命でこわれ、陽子、電子、ニュートリノ(中性微子)となる。

 湯川秀樹により予言され、宇宙線のなかから発見された素粒子。電子の二七〇倍の重さがある。
 陽子や中性子と強く反応し、この二つを結びつけて原子核をつくるはたらき(核力)をしている。
 最近になって、中間子は一種類でなく、性質の違ったいろいろの種類のものが存在することが明らかになった。
 それらのなかで、ミュー中間子とよばれるものだけは例外で、原子核と反応せず核力とならない。

 原子核が自然にこわれて放射線を放出する性質のことをいう。
 放射線にはアルファ線(ヘリウム原子核)、ベータ線(電子)、カンマ線(X線よりも波長の短い電磁波)の三つの種類がある。

 ウラニウムなどの重い原子には、原子核に中性子をぶつけると、水滴のように変形して二つの原子核に分裂するものがある(二四五ページの図参照)。
 これを核分裂という。このとき大きなエネルギーを放出し、同時に数個の中性子も放出する。
 こうして放出された中性子がまたつぎの原子核にぶつかって分裂させる……という反応が次々と行なわれるが、これを連鎖反応という(5.7の図参照)。
 この核分裂がネズミ算的にふえる場合が原子爆弾で、いつも一定なようにコントロールされている場合が原子炉である。

 ウラニウムなどの核分裂連鎖反応をおこしてエネルギーを発生させる装置。
 核分裂の数をいつでも一定であるようにコントロールして、持続的にエネルギーを発生させる。
 最初の原子炉はウラニウムと石墨を組みあわせてつくったが、いまはいろいろな型式のものがつくられている。

 天然にあるウラニウムは、原子の重さが水素原子の二三八倍のもの九九・三パーセント、二三五倍のもの〇・七パーセントの混じり合ったものである。
 核分裂をしやすいのは、わずかに含まれている二三五の方なので、これをよりわけて二三五の混じる割合を人工的に増したものを濃縮ウラニウムという。
 原子炉の燃科に用いられる。

 水素のかわりに重水素からできている水。天然の水にも、約○・一パーセントの重水が混じっている。 重水は石墨(せきぼく)などとともに、原子炉の中性子の減速材として用いられる。

 水素などの軽い原子核がくっつきあって重い原子核となる反応を核融合反応という。
 核分裂反応のときと同じように、これが大量におこったときには巨大なエネルギーが放出される。
 こうして高温状態(数千万度)になると、核融合反応はどんどん進むので、熱核反応ともよばれる。
 太陽をはじめ、光を発している星の内部では、熱核反応がおこっていて、それが光のエネルギーの基(もと)になっている。
 地上で熱核反応をおこしてエネルギーを利用する試みは、水素爆弾で行なわれているだけで平和利用には成功していないが、将来、エネルギー源として期待されている。

 プルトニウムや濃縮ウラニウムの多数の小さな塊(かたま)りを集めて、一つの大きな塊りにまとめると、塊りからもれて外に逃げる中性子の割合が急に減るので、連鎖反応が始って核分裂がどんどん進行。
 これが原子爆弾の原理で、小さな塊りを急速に集めるのに、火薬の爆発力が利用されている。
 原子爆弾が爆発すると、高い温度の火の玉ができる。
 この高い温度を利用して熱核反応をおこさせたのが水素爆弾である。
 放射線の人体への影響 放射線が体にあたると、いろいろ悪い影響がある。
 大量にあたればすぐに死ぬが、ごく少量でも白血病やガンのもとになったり、奇形児の生まれる原因となったりする。
 そのため原子炉などのある原子力工場や研究所では、放射線の害をおこさないように、厳しい規則をつくって守っている。
 ガンのできた人など、放射線をあてて治療を行なうことがあるが、これは放射線でガンを殺すためで、もちろん人体に悪い影響をあたえないわけではない。
 治療のための、やむを得ない処置なのである。

 原子核にひそんでいるエネルギーを、役にたつ程度の規模で取り出したものを原子力とよんでいる。現在、核分裂反応を用いる方法と、核融合反応を用いる方法とがある。
 原子力は第二次世界大戦中に戦争と関係して生まれたので、原子爆弾・水素爆弾が問題の中心となってきた。
 しかし原子力は平和の目的に使われなければならず、その方面で偉力を発揮すると期待されているが、まだ研究の途上にある。
 原子力がどんなにすばらしいものかは、今後の研究の進み方にかかっている。
 日本では、平和利用だけをめざして原子力の研究を行なう方針のもとに今日まで進めてきた。
 間違っても原子爆弾など、戦争のために研究が悪用されないよう、きめられている自主・民主・公開の三つの約束をかたく守っていかなければならない。

 原子力への道を開いた人々――年表 top

西暦年 日本年 こ  と  が  ら

前400
1803
1811

1827
1859
1869
1895
1896


享和3
文化8

文政10
安政6
明治2
28
29

ギリシアのデモクリトス(紀元前460-370頃)が、万物は原子からできていると考える哲学をのべた。
イギリスのドルトン(1766-1844)が、気体の性質の研究から原子説を考えついた。
イタリアのアボガードロ(1776-1856)が、ドルトンの説をおぎない、原子と分子とを区別して原子説を完全にした。
イギリスのブラウン(1773-1858)が、水にうかぶ花粉の観察から、ブラウン運動を発見した。
イギリスのマクスウェル(1831-1879)が、気体の性質を分子の運動からみちびきだした。
ロシアのメンデレーエフ(1834-1907)が元素の周期律を発見した。
ドイツのレントゲン(1845-1923)が、X(エックス)線を発見した。
フランスのベクレル(1851-1908)が、ウラニウムの放射能を発見した。

1897

1898


1900
1902

1903
1905

1908

1911

1912
1913
1914

1915
1919



1925
1926
1927
1928
1930

30

31


33
35

36
38

41

44

大正1
2
3

4
8



14
昭和1
2
3
5

イギリスのJ・J・トムソン(1856-1940)が、電子の存在の証拠を明らかにした。
X線を医学の診断に用いることが始った。
フランスのマリー・キューリー(1876-1934)が、トリウムの放射能を発見した。
フランスのピエール・キェーリー(1859-1906)およびマリー夫妻が放射性の新元素、ラジウムとポロニウムを発見した。
ドイツのプランク(1858-1947)が、熱輻射の研究から量子論をつくった。
イギリスのラザフォード(1871-1937)およびソディ(1877-1956)が、放射能の現象には原子の崩壊、元素の変化がおこっていることを明らかにした。
日本の長岡半太郎(1865-1950)が、原子の構造の理論を発表した。
スイスのアインシュタイン(1879-1955)が「特殊相対性理論」を発表した。また光量子の説をのべた。
ガンにたいするラジウム(放射線)療法が始った。
ラザフォードはドイツのガイガー(1882-1945)とともに、計数管をつくった。またフルファ粒子がヘリウム原子であることを確認した。
ラザフォードは原子の中心に原子核があることをアルファ線の実験で明らかにした。
イギリスのウィルソン(1869-1959)が。霧箱を完成した。
J・J・トムソンが、ネオンに同位元素があることを発見した。
デンマークのボーア(1885-1962)が、原子構造の理論を完成した。
イギリスのモーズリー(1887-1915)が、特性X線と原子番号とのあいだに規則性を発見した。
放射性元素をトレーサーに用いることが始った。
アインシュタインが、「一般相対性理論」を発表した。
イギリスのラザフォードおよびチャドウィック(1891-)が、アルファ線を用いて原子核を破壊した。
イギリスのアストン(1877-1945)が質量分析器を完成し、同位元素を多数発見するとともに、原子核の質量の規則性を発見した。
X線を用いて、金属のいものの傷を発見する方法が始った。
ドイツのハイゼンベルク(1901-)、イギリスのディラック(1902-)たちが、「量子力学」をつくり上げた。
オーストリアのシュレディンガー(1887-1962)が「波動力学」をつくった。
アメリカのマラーが、X線をあてると遺伝に突然変異が現れることを発見した。
ガイガー・ミューラー計数管が発明された。
アメリカのローレンスが、サイクロトロンを発明した。


1931

1932



1934



1937


1938
1939


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1942


1943

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6

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イギリスのコッククロフトおよびウォルトンが、加速器の一つの型のものを発明した。
アメリカのユーリーが重水素を発見した。
放射性元素を用いて岩石の年代を測定する方法が始められた。
イギリスのチャドウィックが中性子を発見した。
イギリスのコッククロフトおよびウォルトンが、彼らの発明した加速器を用いて、原子核を破壊することに成功した。
アメリカのアンダーソンが宇宙線中に陽電子を発見した。
フランスのジュリオ・キューリー夫妻が人工放射能をつくることに成功した。
イタリアのフェルミ(1901-1954)が、中性子による人工原子核反応に成功した。
日本の湯川秀樹(1907-)が「中間子理論」を発表した。
ソビエトのチェレンコフが、チェレンコフ輻射を発見した。
日本の仁科・竹内・一宮、アメリカのアンダーソンが、それぞれ宇宙線中から中間子を見つけるのに成功した。
ドイツのワイツゼッカー、アメリカのベーテが、星の内部の核融合反応の理論をつくった。
ドイツのハーンおよびシュトラウスマンが、ウラニウムの核分裂を発見した。
アメリカに逃れたフェルミら、フランスのジュリオ・キューリーらのグループが核分裂の連鎖反応の可能性をそれぞれ明らかにした。
アインシュタインがアメリカ大統領に原子爆弾についての注意をもとめる手紙を送った。
アメリカのシーボーグらが、プルトニウムを発見した。
日本の坂田昌一らが「二中間子理論」を発表した。
アメリカで、原子爆弾製造の計画が大規模に始められて、「マンハッタン計画」と名づけられた。
アメリカのフェルミらが、天然ウラニウムと石墨の原子炉をつくった。
アメリカでプルトニウム製造用の原子炉がつくられはじめた。
日本の朝永振一郎(1905-)が、「超多時間理論」を完成した。
アメリカでウラニウム二三五を分離し、取り出す濃縮工場がつくられた。
アメリカのニュー・メキシコの砂漠で、原子爆弾の実験が行なわれた。
アメリカ軍が、日本の広島、長崎に原子爆弾を投下した。
カナダが、研究用原子炉を完成した。
国連に原子力委員会がっくられ。原子兵器の問題が討議されたベアメリカとソビエトとの対立が明らかとなった。
イギリスがアメリカの力をかりず、独力で原子力開発をはじめた。
アメリカで減速材のない原子炉(高速中性子炉)がつくられた。
ソビエトが、最初の原子炉を完成した。
イギリスが、最初の原子炉を完成した。
日本の朝永振一郎が「くりこみ理論」を完成した。

1948




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40

イギリスのパウエルらが二種の中間子を発見して、「二中間子理論」を確認した。
アメリカのガードナーとブラジルのラッテスによって、アメリカのサイクロトロンでつくられた人工中間子が発見された。
アメリカで、潜水艦用原子炉の研究が始められた。
フランスが最初の原子炉を完成した。
国連の原子力委員会は討議がまとまらず、活動を中止した。
ソビエトが、原子爆弾を完成したと発表した。
アメリカが、水素爆弾の製造をはじめた。
フランスでジョリオ・キューリーが原子力委員長をやめさせられた。
原子兵器の禁止を要求したストックホルム・アピールが、平和擁護世界大会からだされた。
アメリカが、戦術用小型原子爆弾の製造をはじめた。
アメリカで最初の原子力発電が行なわれた。
イギリスが、最初の原子爆弾実験を行なった。
アメリカが、原子力潜水艦の製造をはじめた。
アメリカが、湿式の水素爆弾の実験を行なった。
アメリカのブルックペブン研究所で、大型加速器コスモトロンが完成した。
ヨーロッパに共同原子核研究機関かつくられて、スイスに国際研究所を置くことがきまった。゛
ソビエトが、乾式水素爆弾の実験を行なった。
イギリスが、コールダーホールに原子力発電所をつくる計画をたてた。
アメリカが、シッピングポートに原子力発電所をつくる計画をたてた。
原子力潜水艦ノーチラス号が進水した。
アメリカが、ビキニで巨大な水爆実験を行なった。
ソビエトが大規模な原子力発電所を完成した。
日本で、平和利用三原則の下に原子力研究がスタートした。
アメリカで、オッペンハイマーが原子力計画から追放された。
アメリカのセダンらが、反陽子を発見した。
ラッセル・アイソシュタインの原子兵器についての声明が発表された。
第一回の原子力平和利用国際会議が開かれた。
日本の坂田昌一が、素粒子の構造の理論を発表した。
各国で熱核融合反応の研究が始められた。
ソビエトの大加速器、シンクロファゾトロンが完成した。
ソビエトの原子力砕氷船、レーニン号が進水した。
ヨーロッパに、ユーラトム(欧州原子力機関)が生まれた。
アメリカのノーチラス号が北極をもぐって横ぎるのに成功した。
国際科学者会議(パグウォッシュ会議)が開かれて、原爆問題についての科学者の声明が出された。
アメリカで、原子力商船サバンナ号が造り始められた。
ヨーロッパの水同原子核研究所の大加速器が完成した。
地下爆発を除いた部分的な核兵器実験停止協定がアメリカ・ソビエトなどの国々の間で結ばれた。
中国が最初の原子爆弾の実験を行なった。
日本の東海原子力発電所が完成した。

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