はじめに |
第1章 プラズマってなんだろう?(基礎編) |
1 プラズマとはなんだろう?「固体、液体、気体につぐ『第4の物質』」 10 |
2 宇宙のほとんどがプラズマ「宇宙、環境、エネルギー」 12 |
3 古代の物質観と4元素説「エンペドクレスとアリストテレス」 14 |
4 現代の物質観と4つの力「重力、電磁力、強い力、弱い力」 16 |
5 原子の構造と発光の正体は?「電子と原子核」 18 |
6 プラズマ中の電場は遮蔽される「デバイ遮蔽」 20 |
7 プラズマは振動する「プラズマ物理学の原点としてのプラズマ振動」 22 |
8 プラズマ粒子は波乗りする「ランダウ減衰」 24 |
9 プラズマ中に磁場ができる「ダイナモによる磁場発生」 26 |
10 磁場に絡みつくプラズマ「サイクロトロン運動と波の減衰」 28 |
11 プラズマは波の宝庫「電子波とイオン波、静電波と電磁波」 30 |
12 非中性でもプラズマ?「反物質閉じ込め」 32 |
13 極限のプラズマは?「強結合・縮退プラズマと相対論プラズマ」 34 |
第2章 プラズマは宇宙にあふれている(神秘の宇宙編) |
14 太陽は巨大な核融合プラズマ「重力によるプラズマ閉じ込め」 38 |
15 太陽はプラズマの風をつくる「コロナと太陽風」 40 |
16 太陽磁場はどうしてできる?…「太陽ダイナモ」 42 |
17 ガリレオも観測した黒点「磁力線ループとプラズマ」 44 |
18 磁場が地球を守っている「地球磁気圏と放射線帯」 46 |
19 地球磁場のN極・S極は何度も反転した?「地球ダイナモ」 48 |
20 オーロラはプラズマの美しいカーテン「磁気再結合とプラズマ加速」 50 |
21 木星、土星にもオーロラ出現!「太陽風の及ぶ範囲『太陽圏』」 52 |
22 太陽爆発が地球の電離層を乱す「太陽面爆発と磁気嵐、デリンジャー現象」 54 |
23 落雷は上がる!「正と負のストリーマー」 56 |
24 星は元素製造マシーン「核融合反応による元素合成」 58 |
25 星は死して何を残す?「超新星爆発と中性子星(パルサー)」 60 |
26 宇宙、物質の階層を眺める「星間プラズマと宇宙の大構造」 62 |
第3章 生活に役立つプラズマの応用(魔法の生活編) |
27 プラズマ応用は幅広い「魔法の道具」 66 |
28 プラズマをつくる「直流放電プラズマ」 68 |
29 プラズマでレーザーをつくる「コヒーレントな光」 70 |
30 身近なプラズマ照明「蛍光灯、ネオンサイン、高圧水銀灯」 72 |
31 プラズマがテレビを変えた!(1)「電子ビームとブラウン管」 74 |
32 プラズマがテレビを変えた!(2)「プラズマディスプレイパネルPDP」 76 |
33 液晶TVもプラズマがつくる「プラズマCVD」 78 |
34 太陽電池、LSIをつくる「プラズマエッチング」 80 |
35 リソグラフィ用光源をつくる「極端紫外(EUV)光源」 82 |
36 空気清浄するプラズマ「静電集塵、静電塗装、静電植毛」 84 |
37 話題の『マイナスイオン』を発生する?「コロナ放電とオゾン発生」 86 |
38 プラズマによる都市ごみ処理装置「プラズマトーチ(プラズマジェット)」 88 |
39 フロン、ノックスを分解する「化学反応による物質分解」 90 |
40 ナノテクノロジーを切り拓くプラズマ「フラーレン、ナノチューブ」 92 |
41 プラズマがダイヤモンドを作る「高圧合成法と気相成長法」 94 |
42 レーザーによる誘雷保護「プラズマチャンネルの形成」 96 |
43 プラズマが医療を変える「レーザーメス、プラズマエステ」 98 |
44 電力を制御するプラズマ「プラズマスイッチ」 100 |
45 発電効率を上げるプラズマ「MHD発電と直接発電」 102 |
46 プラズマ推進と粒子加速「静電加速と電磁加速」 104 |
47 プラズマによる生命誕生か?「火花放電(絶縁破壊)とアミノ酸の合成」 106 |
第4章 超高温プラズマで人工太陽を創ろう(夢のエネルギー編) |
48 化石エネルギーは枯渇するのか?「究極可採埋蔵量とは?」 110 |
49 環境問題と新エネルギー開発「自然の太陽と人工太陽」 112 |
50 地上に太陽を創ろう!「核融合炉の原理」 114 |
51 有名なアインシュタインの式E=mc^2「エネルギーと質量は等価」 116 |
52 トンネル効果で核反応「不確定性原理」 118 |
53 常温核融合は可能か?「熱核融合と低温核融合」 120 |
54 新しい核融合反応「ミュオン触媒核融合とスピン偏極核融合」 122 |
55 核融合炉の点火条件とは?「プラズマ臨界条件と自己点火条件」 124 |
56 プラズマを閉じ込めるいくつかの方法「磁場核融合と慣性核融合」 126 |
57 直線型で閉じ込めが可能か?「磁気モーメント保存」 128 |
58 ドーナツ型がなぜ良いのか?「トロイダルドリフト」 130 |
59 慣性で閉じ込める「アブレーションと高速点火」 132 |
60 磁場とプラズマの押し合い「平衡と安定性」 134 |
61 プラズマの電流と圧力で不安定になる「キンク、フルート不安定性とその安定化法」 136 |
62 粒子衝突と波によりプラズマは失われる「古典輸送と異常輸送」 138 |
63 閉じ込めを良くできるか?「閉じ込め障壁と磁場構造の最適化」 140 |
64 国際熱核融合実験炉ITER「巨大科学の国際協力」 142 |
第5章 未来を展望する(未来編) |
65 宇宙へ羽ばたく「原子力ロケット、核融合ロケット」 146 |
66 月資源利用の核融合「夢の重水素-ヘリウム3核融合」 148 |
67 初期宇宙を創る「クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)」 150 |
68 核融合を越える未来のエネルギー「物質と反物質との対消滅反応」 152 |
69 環境にやさしい未来のプラズマ「極限への挑戦」 154 |
【コラム】映画で見るプラズマ・核融合 |
ニューヨークでオーロラが見える? 「オーロラの彼方に」 36 |
地磁気が無くなる? 「ザ・コア」 64 |
核融合技術と生命体? 「マトリックス」 108 |
核融合エンジンのスーパーカーと宇宙船? 「Back to The Future」 144 |
索引 156 |
参考文献 158 |
はじめに |
第1章 プラズマってなんだろう?(基礎編) |
1 プラズマとはなんだろう?「固体、液体、気体につぐ『第4の物質』」 10 |
2 宇宙のほとんどがプラズマ「宇宙、環境、エネルギー」 12 |
3 古代の物質観と4元素説「エンペドクレスとアリストテレス」 14 |
4 現代の物質観と4つの力「重力、電磁力、強い力、弱い力」 16 |