• 西條 敏美, 2012: 測り方の科学史 II　原子から素粒子へ。恒星社厚生閣, 175 pp. ISBN 978-4-7699-1270-5.

【しばらくこのブログの更新をしていなかった。授業の準備と個人的興味とで、いろいろ本を見てはいるのだが、ほとんど読みとおせていないのだ。しかし、このブログは、部分的にでも読んだ本についてのメモを書くつもりだったので、その態度を復活させることにしたい。】

第1巻 『宇宙から地球へ』[読書メモ] とあわせて企画された第2巻で、第1巻と同様、A5判 ハードカバー 横書き。

わたしの担当する授業は地学 (宇宙と地球の科学) の分野のものだったので、そこで必要な情報はみな第1巻にあるだろうと思ったら、光の速さの測定は (光子が素粒子だからか?) 第2巻にふくまれていたので、図書館で借りて、ひとまずそこだけ読み、目次の書きぬきをした。

科学史の本だと言ってよいと思うが、過去の科学者自身が書いたものなどの一次資料をつかって事実をていねいに検討する種類の科学史ではない。いま知られている数量がどのように測定されたか、それをその方法で最初に測定したのはだれかを、自然科学全般にわたってのべた本であり、つかった資料は、科学史の論文であることもあるが、むしろ本のかたちにまとめられたものによることが多い。著者はながらく高校の理科の教師をしてきた人で、授業をするにあたって生じた疑問をたしかめる態度でしらべてきたのだ。

第1章「原子」は、質量の測定と大きさの測定にわかれている。質量の測定の節では、原子の概念ができて早い段階で ちがう種類の原子の質量どうしのわりあい (「相対質量」) がわかったこと、原子の質量そのもの (「絶対質量」) を測定する質量分析という技術は、電気・磁気・物体の運動・力の関係が確立し、原子を電離したイオンをつくることができて、1910年代に可能になったことがわかる。

第2章「分子」は分子運動速度の話である。

第3章「光」は、光の速さの測定と波長の測定にわかれている。

第4章「電子」の第1節は「電子の質量の測り方」となっているが、実際には単位質量あたりの電荷 (「比電荷」) の話になっている。第2節で論じられている電荷の測定ができると、第1節の結果と組み合わせて質量がわかる。第3節は「原子内の電子数の測り方」。光によっておおまかなことがわかったが、精密な測定には放射線 (電磁波であるX線をふくむ) をつかう技術が必要だった。

第5章「原子核」は、原子核の質量、原子核の大きさ、放射性原子核の寿命、第6章「中性子」、第7章「中間子」はそれぞれの質量、第8章「素粒子」はクォークの大きさと質量、ニュートリノの質量、素粒子の寿命の測定を主題としている。

今回わたしが知りたかったのは、光の速さの、いまからみて数量のけたがあっている測定はいつ最初にされたかだった。第3章 1-2節「木星の食を利用した光の速さの測定方法」で、レーマーが1676年に測定したことがわかった。
【ただし、Wikipedia 日本語版で「光速」の項目 (2022-10-25 現在) をみると、「レーマーは、光は地球軌道の直径を横切るのに22分かかると結論した。」と書かれており、つづいて「ジョヴァンニ・カッシーニの観測より得られた地球-太陽間距離を用いると、レーマーの得た光速は約21.3万 km/s となる」とあるが、その値をもとめた主体はよくわからない。そこからリンクをたどって「オーレ・レーマー」の項目 (2022-10-25 現在) をみると、「レーマーの [「は」とするべきところだろう] この比を計算せず、光速の値も与えなかったが、他の多くの人々がデータから速度を計算した。最初に行ったのはクリスティアーン・ホイヘンスである。」とある。このようなばあいに「この方法で最初に光速を知ったのはだれか」という問いへの答えはむずかしい。レーマーが功労者であることはまちがいないので、その名まえで代表させるのがよいのかもしれないと思う。科学上の発見についてはこのような複雑さがたびたびあると思う。】

折りかえしのあとに目次をつける。

== 目次 ==
はじめに
目次
第1章 原子
– 1. 原子の質量の測り方
– – 1-1 原子の存在は、こんな日常の生活に現れている
– – 1-2 ドルトンの原子論はどこから生まれたか
– – 1-3 ドルトンによる原子の相対質量の測定
– – 1-4 ベルセリウスによる原子の相対質量の測定
– – 1-5 原子の絶対質量の測定方法
– – 1-6 ミクロ世界への入口へ
– 2. 原子の大きさの測り方
– – 2-1 ヤングによる原子の相対的大きさの測定
– – 2-2 ドルトンによる原子の相対的大きさの測定
– – 2-3 気体論の研究からの原子の絶対的大きさの測定
– – 2-4 ボーアの理論からの原子の大きさの決定
– – 2-5 X線結晶解析による原子の大きさの測定
– – 2-6 水面に浮かんだ単分子膜による分子の大きさの測定
– – 2-7 心眼と科学の眼で見る原子
第2章 分子
– 1. 分子運動の速さの測り方
– – 1-1 ジュールによる水素分子の運動の速さの決定
– – 1-2 気体の分子運動論による分子運動の速さの決定方法
– – 1-3 分子運動の速さの直接測定の方法
– – 1-4 回転ドラムを用いる測定
– – 1-5 回転歯車を用いる測定
– – 1-6 重力による落下法による測定
– – 1-7 分子運動の速度分布
– – 1-8 平均自由行程の概念とその測定法
– – 1-9 マクスウェルの速度分布の検証になった分子運動の速さの直接測定
第3章 光
– 1. 光の速さの測り方
– – 1-1 ガリレイによる測定実験
– – 1-2 木星の食を利用した光の速さの測定方法
– – 1-3 光行差を利用した光の速さの測定方法
– – 1-4 回転歯車を利用した光の速さの測定方法
– – 1-5 回転鏡を利用した光の速さの測定方法
– – 1-6 光の速さのその後の測定方法と課題
– 2. 光の波長の測り方
– – 2-1 波動の性質としての回折と干渉
– – 2-2 ヤングの実験 — 光の波長測定
– – 2-3 ヘルツの実験 — 電磁波の波長測定
– – 2-4 ブラッグの実験 — X線の波長測定
– – 2- 見えないものを測る
第4章 電子
– 1. 電子の質量の測り方
– – 1-1 陰極線の本性
– – 1-2 J. J. トムソンによる比電荷の測定
– – 1-3 電子の比電荷の精密値
– 2. 電子の電荷の測り方
– – 2-1 電気分解によるタウンゼントの測定方法
– – 2-2 水滴を利用した J. J. トムソンの測定方法
– – 2-3 水滴を利用した H. A. ウィルソンの測定方法
– – 2-4 油滴を利用したミリカンの測定方法
– – 2-5 電子の電荷と質量の値
– 3. 原子内の電子数の測り方
– – 3-1 20世紀の初めの問題意識
– – 3-2 原子内の電子数を決定する方法の概要
– – 3-3 気体による光の分散による方法
– – 3-4 物体によるβ線の散乱による方法
– – 3-5 物体によるα線の散乱による方法
– – 3-6 物体による X線の散乱による方法
– – 3-7 特性 X線の線スペクトル分析による方法
– – 3-8 原子内の電子数決定の意義
第5章 原子核
– 1. 原子核の質量の測り方
– – 1-1 原子量とアボガドロ定数を用いた原子核の質量の決定
– – 1-2 質量分析器を用いた原子核の質量の精密測定
– – 1-3 核反応におけるエネルギー測定による原子核の質量の精密測定
– – 1-4 ワイツゼッカーの原子核の質量公式 (1935)
– – 1-5 原子核の質量公式の実験値との一致
– 2. 原子核の大きさの測り方
– – 2-1 原子核の大きさの初等的推測方法
– – 2-2 原子核の大きさを表す実験公式
– – 2-3 原子核の半径を決定するいろいろな実験方法
– – 2-4 原子核の大きさの概念
– – 2-5 原子核によるα粒子の散乱
– – 2-6 原子核による高速電子の散乱
– – 2-7 原子核のα崩壊
– – 2-8 鏡映核の放射エネルギー
– – 2-9 α粒子原子の放射エネルギー
– – 2-10 同位体シフト
– – 2-11 原子核の密度
– 3. 放射性原子核の寿命の測り方
– – 3-1 放射能の発見
– – 3-2 放射線の強さの測定方法
– – 3-3 放射線のエネルギー
– – 3-4 崩壊定数・半減期・寿命
– – 3-5 崩壊数と時間の直接測定による方法
– – 3-6 崩壊数と残存数の測定による方法
– – 3-7 飛程の測定による方法
– – 3-8 放射線の強さと半減期
– – 3-9 測定機器の開発と精度の向上
第6章 中性子
– 1. 中性子の質量の測り方
– – 1-1 中性子存在の予言
– – 1-2 中性子の発見
– – 1-3 中性子がγ線でないことの証明方法
– – 1-4 中性子の質量の測定方法
– – 1-5 中性子の質量の精密測定法
– – 1-6 原子核内研究の出発に
第7章 中間子
– 1. 中間子の質量の測り方
– – 1-1 不確定性原理による中間子の質量の推定方法
– – 1-2 湯川秀樹の考え
– – 1-3 中間子の質量の理論的算出方法
– – 1-4 霧箱の発明と質量の実験的測定方法
– – 1-5 アンダーソンによる中間子の質量の最初の測定
– – 1-6 パウエルによるμ中間子とπ中間子の発見
– – 1-7 加速器を用いた中間子の質量の測定
– – 1-8 検出器の発明と改良
第8章 素粒子
– 1. クォークの大きさと質量の測り方
– – 1-1 前史
– – 1-2 クォーク理論の誕生
– – 1-3 クォークを探す実験
– – 1-4 クォークの存在証明
– – 1-5 クォークの大きさと質量の測り方
– – 1-6 その他のクォークの質量の測り方
– 2. ニュートリノの質量の測り方
– – 2-1 放射性原子核のβ崩壊の実験結果
– – 2-2 パウリによるニュートリノの存在の予言
– – 2-3 ニュートリノの存在を証明したライナスの実験
– – 2-4 3種類のニュートリノｎ発見
– – 2-5 自然に存在するニュートリノの研究
– – 2-6 ニュートリノの振動とニュートリノの質量
– – 2-7 ニュートリノに質量があることの二つの証明実験
– – 2-8 β崩壊の理論によるニュートリノの質量の測定方法
– – 2-9 ニュートリノの質量の精密値
– 3. 素粒子の寿命の測り方
– – 3-1 素粒子の寿命測定の方法
– – 3-2 中性子の寿命測定
– – 3-3 中間子の寿命測定
– – 3-4 短寿命の素粒子の寿命測定
– – 3-5 陽子の寿命測定
参考図書案内
科学史年表 II 素粒子・原子
主な素粒子一覧など
あとがき
事項索引
人名索引