学 会 賞
高 岡 宣 雄 氏 ῎九州大学名誉教授ῌ 理学博士῏業績 極微量希ガス同位体比測定法の確立と地球科学的方法によるテルルの二重ベ῍タ崩壊の研究
高岡宣雄氏は 1961 年大阪大学理学部物理学科を卒業 同年 同大学大学院修士課程に進学して 故緒方
惟一教授の研究室で 極微希ガス質量分析計を用いたテルル-130 のダブルベタ崩壊の研究を行い 1968
年 130Te の二重ベタ崩壊半減期 の研究で理学博士の学位を取得した その後 マックスプランク化学研究所 西独

マインツ 留学 (19701972) を挟んで 大阪大学理学部物理学科助手1979) 山形大学理学部地球科学科教授 (1979

助教授 (19651990) 九州大学地球惑星科学科教授 (19902001) を歴任

した 2001 年 3 月九州大学を停年退官するまで 一貫して希ガス質量分析計の開発とそれらを用いた原子核物理学 同位体地球科学 同位体宇宙科学の研究に従事した この間 高岡氏は幅の広い研究分野で多くの優れた業績を上げ 日本の同位体地球惑星科学を世界をリドするレベルに引き上げるうえで 重要な役割を果たした

1. 極微量希ガス同位体比測定質量分析法の確立
1956 年カリフォルニア大学のレイノルズ教授は 質量分析計を含むすべてのシステムをパイレックスガラスで作ることによって 超高真空のもとで微量の希ガスを分析できる質量分析計の開発に成功した この
質量分析計は 微少量希ガスの同位体測定精度の飛躍的な向上に寄与したが ガラス製の装置はいったん組み上げると イオン源やイオンコレクタのジオメトリの微調整ができないことと ガラスを透過する大気ヘリウムのために 極微量ヘリウム測定は不可能であるという難点があった これらの難点を除くためにステンレス鋼製の希ガス質量分析計が開発された 我が国では 1960 年 緒方教授の設計による超高真空仕様の希ガス質量分析計 株 日立製作所製 が 大阪大学理学部物理学教室に設置された
超高真空仕様とはいえ 当時の技術では 超高真空をルチンに達成し 実用化することは容易でなかった また 極微量の希ガスの同位体分析には 2 次電子像倍管が不可欠であったが 質量分析用の 2 次電子像倍管を開発することが必要であった さらに 同位体希釈法による定量のために スパイクとして使う濃縮同位体 (e.g., 128Xe) を準備し これからスパイクを作成する必要もあった
岩石鉱物のような 1500 1700 度程度の温度で溶融するサンプルでは 最高温度 1800 度に耐えるガス抽出炉とガス精製系が必要である これらを質量分析計につないで 静作動で希ガス同位体比を測定する また 濃縮同位体のスパイクを使う同位体希釈法による分析では 濃縮同位体によるメモリが発生するのでこれを避けるために 別の定量法を開発する必要があった
高岡氏は 緒方教授 岡野助教授と協力して ヘリウムからゼノンまですべての希ガスを高精度で測定することができる質量分析計システムを完成した 現在 日本の希ガス分析の基本形となっているステンレス
鋼製の超高真空希ガス抽出精製装置は 同氏によって開発されたものである
2. テルルの二重ベ῍タ῍崩壊半減期の測定
130

Te および 128Te は二重ベタ崩壊して それぞれ 130Xe と 128Xe に転換される しかしその半減期は宇宙の年代の 1000 億倍も長いと推定され 通常の方法で測定することはほとんど不可能だった 大阪大学
緒方研究室では 1960 年代初期から 地質学的な長い時間をかけてテルルの鉱物中に蓄積された娘核を検出することにより 130Te の二重ベタ崩壊の半減期を決定することに挑戦した この測定には質量分析の極限の技術精度が要求された 高岡氏は大学院学生の時から現在まで テルル鉱物中で 130 Te の二重ベタ崩壊で作られる 130Xe を測定して 130Te の二重ベタ崩壊の半減期を決定する研究を行った 130Teの半減期として 高岡氏らの得た結果は 7.9 1020 年である また 同時に測定した 128Xe の同位体組成かῌ 347 ῌらῌ 128Te の半減期として 2.2῔1024 年を得た῍
地球化学的方法で 130Te および 128Te の二重ベ῏タ῏崩壊の半減期を決定する研究はῌ 世界でもいくつかの研究機関で行われた῍ 130Te の二重ベ῏タ῏崩壊の半減期に関してῌ 8῔1020 年と 2.4῔1021 年の半減期を得た二つのグル῏プに分かれῌ その違いについて長い間議論が続いた῍ しかしῌ 昨年 ῒ2003 年ΐ スイスで開催された地球惑星科学の国際会議 Goldschmidt Conference でῌ 長い半減期を主張していたグル῏プの研究者からῌ 分析試料の熱履歴に関して疑義があることが判明したためῌ 短い半減期の方が信頼度が高いという見解が表明された῍
テルルの二重ベ῏タ῏崩壊の研究はῌ それが始まった頃に比べてῌ いろいろな点で状況が変化した῍ 当初はῌ ニュ῏トリノ質量の決定につながると考えられたがῌ 理論の進歩とともにῌ ニュ῏トリノを放出しない二重ベ῏タ῏崩壊の半減期測定がῌ ニュ῏トリノ質量を決定する唯一の手段であることが明らかになった῍ このためῌ ニュ῏トリノを放出しない二重ベ῏タ῏崩壊とニュ῏トリノを放出する二重ベ῏タ῏崩壊を区別しない地球化学的方法ではῌ ニュ῏トリノ質量を決定できない῍ また初期の頃にはῌ 130Te の二重ベ῏タ῏崩壊の研究はῌ 二重ベ῏タ῏崩壊という現象の存在を物理学者に認識させるうえで重要な役割を果たした῍ 現在
では直接測定の技術が大きく進歩しῌ 地球化学的方法で求めた 130Te 半減期と直接測定による 130Te 半減期を比較できるレベルに近づいている῍
地球化学的方法による 130Te 二重ベ῏タ῏崩壊半減期測定の現代的意義はῌ (i) 直接測定による結果と地質学的時間にまたがる崩壊生成物の積分から得た結果の比較に基づいてῌ 弱い相互作用の結合定数 ῒ崩壊定数ΐの時間変化の有無を検証することῌ (ii) 理論的に予想される半減期に対してῌ 実験面からの制約を与えることῌ (iii) 130Te῍130Xe 系を地質時計として使うことによってῌ 金鉱脈形成の年代測定法の基礎を確立することである῍
3. 同位体地球惑星科学への寄与

高岡氏はῌ 自ら開発した低バックグラウンドの超高真空希ガス抽出炉を用いてῌ 世界で初めてῌ ダイヤモンドに含まれる超微量の希ガス同位体比測定に成功した῍ これによって地球深部構造解明上大きな手がかりを与えῌ 希ガス同位体地球惑星科学の今日の隆盛の端緒が開かれた῍
同位体地球惑星科学研究での高岡氏の基本的姿勢はῌ 同位体地球惑星科学に意欲をもつ研究者に対してῌ質量分析装置を解放したことであった῍ 微量の全希ガスの同位体定量分析ができる質量分析装置が日本に 1台しかない時代においてῌ この開放的姿勢はῌ 日本が世界をリ῏ドするまでにῌ 日本の同位体地球惑星科学のレベルを引き上げた点でῌ たいへん重要な意味をもっていた῍
高岡氏の多くの研究成果の中でもῌ 太陽系始原物質に共通に存在したと考えられる始源的ゼノンの同位体組成を発見しῌ ῐPrimitive Xe ῒ始源的 Xeΐῑ 仮説を提唱したことはῌ 始原物質から太陽ῌ 地球ῌ 隕石 ῒ小惑星ΐ
への分化を考える手がかりを与える独創的な業績である῍ これはῌ 太陽系の起源῎進化を研究する希ガス宇宙科学においてῌ 有力な研究指針となっている῍
以上のような高岡氏の業績はῌ 質量分析学の発展と質量分析法を応用した研究に関して顕著な功績を示したものでありῌ 学会賞に値するものであると認められた῍

関連文献リスト (1960ῌ2004)
希ガスの微量分析法の開発
1) 谷口 薫ῌ 岡野 純ῌ 高岡宣雄ῌ 原子炉 (JRR-2) による稀釈法用同位体の作成῍ 質量分析ῌ 21, 113῍119(1962).
2)

N. Takaoka, A low-blank, metal system for rare gas analysis. Mass Spectr. ῒ質量分析ΐῌ 24, 73῍86(1976).

3) 日本化学会編 ῒ分担執筆ΐῌ 新実験化学講座 10ῌ 宇宙地球化学῍ 丸善 (1976), 523 p.
4) 松田 久編 ῒ分担執筆ΐῌ マススペクトロメトリ῏῍ 朝倉書店 (1983), 284 p.など 6 編

ῌ 348 ῌ二重ベῌタῌ崩壊の研究
1) 高岡宣雄ῌ 岡野 純ῌ 緒方惟一ῌ 130Te の二重ベ῎タ崩壊半減期῍ 質量分析ῌ 12, 195῍210 (1965).
2)

N. Takaoka and K. Ogata, The half-life of 130Te double beta-decay. Z. Naturforsch., 21a, 84῍90(1966).

3)

N. Takaoka, J. Okano and K. Ogata, Mass spectrometric study on double beta-decay. Adv. Mass

4)

N. Takaoka and S. Sagawa, Neutrino mass estimated by a geochemical method, In Proc. XVI INSSpectr., 4, 943῍953 (1967).
Internat. Symp. Neutrino Mass & Related Topics, (ed. by S. Kato and T. Ohshima). World Scientiﬁc,Singapore (1988), pp. 183῍186.
5)

N. Takaoka, Y. Motomura, and K. Nagao, Noble gases in tellurium and associated minerals anddouble-beta decay of 130Te. J. Mass Spectr. Soc. Jpn., 44, 63῍77 (1996).

6)

N. Takaoka, Y. Motomura, and K. Nagao, Half-life of 130Te double-b decay measured with geologically qualiﬁed samples. Phys. Rev. C, 53, 1557῍1561 (1996)など 10 編
同位体地球惑星科学の研究
1)

H. Hintenberger, H. Weber, and N. Takaoka, Concentrations and isotopic abundances of the raregases in lunar matter. Proc. 2nd Lunar Sci. Conf., 2, 1607῍1625 (1971).

2)

N. Takaoka, An interpretation of general anomalies of xenon and isotopic composition of primitivexenon. Mass Spectr. ῏質量分析ῐῌ 20, 287῍302 (1972).

3)

I. Kaneoka, N. Takaoka, and K. Aoki, Rare gases in a phlogopite nodule and a phlogopite-bearing
peridotite in South African Kimberlites. Earth Planet. Sci. Lett., 36, 181῍186 (1977).

4)

N. Takaoka and M. Ojima, Rare gas isotopic composition in diamonds. Nature, 271, 45῍46 (1978).

5)

I. Kaneoka and N. Takaoka, Excess 129Xe and high 3He/4He ratios in olivine phenocrysts of Kapuho
lava and xenolithic dunites from Hawaii. Earth Planet. Sci. Lett., 39, 382῍386 (1978).

6)

H. Wakita, N. Fujii, S. Matsuo, K. Notsu, K. Nagao, and N. Takaoka, “Helium spots” caused by adiapiric magma from the upper mantle. Science, 200, 430῍432 (1978).

7)

N. Takaoka and K. Nagao, Mantle 40Ar/36Ar trapped in Cretaceous deep-sea basalts. Nature, 276,491῍492 (1978).

8)

K. Nagao, N. Takaoka, and O. Matsubayashi, Isotopic anomalies of rare gases in the Nigorikawa

9)

N. Takaoka and K. Nagao, Mass spectrometrical study of rare gas compositions and neutron

geothermal area, Hokkaido, Japan. Earth Planet. Sci. Lett., 44, 82῍90 (1979).
capture e#ects in Yamato-74191(L3) chondrite. Z. Naturforsch., 35a, 29῍36 (1980).
10)

I. Kaneoka and N. Takaoka, Rare gas isotopes in Hawaiian ultramaﬁc nodules and volcanic rocks:
Constraint on genetic relationships. Science, 208, 1366῍1368 (1980).

11)

N. Takaoka and Y. Mizutani, Tritiogenic 3He in groundwater in Takaoka. Earth Planet. Sci. Lett.,
85, 74῍78 (1987).

12)

T. Nakamura, K. Nagao, K. Metzler, and N. Takaoka, Heterogeneous distribution of solar andcosmogenic noble gases in CM chondrites and implication for the formation of CM parent bodies.
Geochim. Cosmochim. Acta, 63, 257῍273 (1999).

13)

T. Nakamura and N. Takaoka, Solar winds in micrometeorites collected at the Dome Fuji Station:Characterization by stepped pyrolysis. Antarct. Meteorite Res., 13, 311῍321 (2000).

14)

R. Okazaki, N. Takaoka, K. Nagao, M. Sekiya, and T. Nakamura, Noble-gas-rich chondrules in anenstatite meteorite. Nature, 412, 795῍798 (2001).

15)

N. Takaoka, T. Nakamura, K, Nagao, and N. Nakamura, Noble gases in the Kobe CK4 carbonaceouschondrite. Geochem. J., 36, 355῍368 (2002).など 95 編
ῌ 349 ῌ