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第2回物理クイズ大会　-2025年春の陣-
正解発表!!

たくさんのご参加、誠にありがとうございました!!
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Q1.　マテリアル先端リサーチインフラ（ARIM）で利用できる共用設備・装置の登録件数はどのくらいでしょう？

 A. 約1,200件

【解説】
以下ページをご確認ください。
https://nanonet.mext.go.jp/page/facilitysearch.html
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Q2.　NTT R&Dの特許保有件数はどのくらいでしょう？

A. 約21,000件

【解説】
以下ページをご確認ください。
https://group.ntt/jp/group/at_a_glance.html
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Q3.　日本物理学会会長の任期は現在2年だが、学会設立から長い間1年だった。会長を2期務めた最初の人は誰でしょう？
 
A. 山内 恭彦

【解説】
日本物理学会会長の任期が2年となったのは2015年度からですが、過去には会長を複数回された方が複数名おられます。その中で、1948年度（第4代会長）と1952年度（第8代会長）で最初に2期務めたのが山内恭彦氏です。
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Q4.　 日本物理学会は2025年6月14、15日に国際量子科学技術年を記念したイベントを開催します。そのイベント名は何でしょう？5文字で書いてください。
 
A. 量子フェス

【補足情報】
量子フェスでは、講演会のほか、量⼦にインスパイアされて作曲された音楽の演奏会も行われます。3月27日17時まで、https://academist-cf.com/projects/367?lang=jaにて量子フェスを支援するクラウドファンディングを実施しています。ご支援いただけますと大変助かります。
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Q5.　ノーベル賞を複数回受賞した人はこれまで5名いるが、ノーベル物理学賞を2回受賞した人は誰でしょう？

A. ジョン･バーディーン

【解説】
ノーベル賞を2回受賞したことがあるのは
• マリ・キュリー　　　　（1903年に物理学賞、1911年に化学賞）
• ライナス・ポーリング　（1954年に化学賞、1962年に平和賞）
• ジョン・バーディーン　（1956年にトランジスタの発明によって物理学賞、1972年にBCS理論によって物理学賞）
• フレデリック・サンガー（1958年と1980年に化学賞）
• バリー・シャープレス　（2001年と2022年に化学賞）
の5名です。（この他、国際連合難民高等弁務官事務所が1954年と1981年に平和賞を2回、赤十字国際委員会が1917年、1944年と1963年に平和賞を3回受賞しています。）


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Q6.　「N個のクォークからなる粒子はこれまで観測されたことはない」この文は、どのNを入れたら正しくなるでしょう？

A.  1

【解説】
クォークは単体では取り出せないことが知られています。これをクォークの閉じ込めといいます。クォークが4個の粒子は、テトラクォークとよばれ、いくつか観測例があります。
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Q7.　原子番号がウラン以下の元素のうち、最も半減期が短い元素の半減期はどれくらいの長さでしょう？ここでは同じ陽子数をもつ同位体のうち、最も半減期の長いもので「元素」を代表させることとします。

A. 約20分

【解説】
フランシウム223は21.8分の半減期しかありませんが、フランシウムの同位体の中では最も長い値となります。そのため、フランシウムは自然界で見つかった最後の元素とされています。
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Q8.　小柴先生のノーベル賞でも有名な超新星1987Aで輝いた光のエネルギーは、爆発途上でつくられた不安定な原子核の崩壊によって供給されました。その主な崩壊は以下のどれになるでしょう？

A. ニッケル56→コバルト56→鉄56

【解説】
超新星爆発ではアルファ粒子（ヘリウム4核）の融合反応により、陽子と中性子の数が等しい原子核が大量につくられます。カルシウム40を超えるとこうした原子核は不安定となり、ベータ崩壊します。その中でもニッケル56は陽子、中性子ともに魔法数28をもち相対的な安定性が高いために特に多くなり、そこからのベータ崩壊の結果、大量の鉄がつくられるのです。
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Q9.　軽水炉による原子力発電ではウラン238ではなくウラン235が燃料となります。その理由と最も関係の深い性質は以下のどれになるでしょう？

A. ウラン235に含まれる中性子の数が奇数である。

【解説】
対相関とよばれる、陽子あるいは中性子の数が偶数になる方がより束縛エネルギーが大きいという性質があり、ここではそれ以上は追求しませんが、その性質によってウラン235に中性子を吸収させた方が高い励起状態をつくり、核分裂しやすくなるのです。

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Q10.　グラフェンと3次元トポロジカル絶縁体には、ディラックコーンと呼ばれる円錐状の電子バンドの分散が現れる。この両物質に現れるディラックコーンに関して次の中から正しいものはどれでしょう？

A. ティラックコーンでは分散が直線的であることから、粒子の質量をゼロと見なせる。

【解説】
ディラックコーンの直線的なバンド分散は、粒子にあたかも質量が無いようにして物質中を高い移動度で移動することを意味しています。2次元ハニカム構造をとるグラフェンのディラックコーンはスピン縮退していてブリルアンゾーンのK点に現れますが、テトラジマイト型の構造を有するBi2Se3などのトポロジカル絶縁体ではスピン偏極したディラックコーンがブリルアンゾーンの中心に現れます。また、グラフェンのディラックコーンは種々の摂動でギャップが開くことが知られています。
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Q11.　塩であるにも関わらず室温で液体状態となるイオン液体の特徴として、次の記述から正しいものはどれでしょう？全てご選択ください。

A.  ・イオン伝導性が高く、電流を流すことができる。
　　・電子デバイスへの応用が期待される。

【解説】
イオン液体の特徴として、(1)電流を流すことができる、(2)常温常圧下で液体状態にある、(3)蒸気圧が極めて低い、(4)難燃性、(5)イオンにしては粘度が低い、などがある。常温イオン液体の最初の報告は1914年にWaldenが報告した融点12.5℃の硝酸エチルアンモニウムとされている。応用的用途としては、燃料電池や電界効果トランジスタがある。
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Q12.　 第78回年次大会において、日本で一番新しい放射光施設「ナノテラス」の見学があったが、世界で一番北に位置する放射光施設と一番南に位置する放射光施設はそれぞれどこの国にあるでしょう？北と南、それぞれご選択ください。

A. 【北】デンマーク、【南】オーストラリア

【解説】
一番北は北緯56度17分でデンマークのオーフス大学にあるASTRID 2（https://www.isa.au.dk/facilities/astrid2/astrid2.asp）であり、一番南は南緯37度91分でオーストラリアにあるAustralian Synchrotron（https://www.ansto.gov.au/facilities/australian-synchrotron）です。
スウェーデンのMAX IVは北緯55度73分、 カナダのCanadian Light Sourceは北緯52度14分、ブラジルのSIRIUSは南緯22度81分。

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