仁科先生の小サイクロトロン（理研第1号）
日本初、世界で2番目のサイクロトロン

理研第9号サイクロトロン
世界最大、世界初の超伝導サイクロトロン
世界に冠絶する元素変換力

小サイクロトロン電磁石モニュメント（駒込より移設）

後藤加瀬加瀬矢野 後藤矢野

宮島理事長
中根副理事長
（お二人とも仁科先生のお弟子さん）

第5号サイクロトロン
日本初の重イオン加速器

第9号サイクロトロン
世界最大重イオンサイクロトロン
世界に冠絶する元素変換力

In 1998 we concluded: Present design of SRC has too many problems
to be solved to realize, because valley-region leakage flux is too large.
My God! : The second struggle
Valley-region

SC MagneticShield

SC Sector MagnetIn 1999 I decided: Covervalley-regions with thick ironplates to absorb leakage flux.

8,000 tons

Superconducting Ring Cyclotron (SRC)
World’s First, World’s Strongest, World’s Heaviest
K = 2,600 MeV
Self Magnetic Shield
Self Radiation Shield
3.8T (240 MJ)
18-38 MHz
8,300 tons

Cooled by liquid He bath
Indirectly cooled by two phase forced He flow多段式重イオン加速と破砕反応による RI ビームの発生
１００億ボルト !!

重イオン源
各種の実験装置へ

発
見した新同位
元
素の数の比
較

アメリカ

ドイツ
日本
■

イギリス
ロシア

世界に冠絶する
新同位元素発見・力RIBF

「放公 射益 性社 廃団 棄法 物
人 の発 処明 理
協 方会 法平 」
成 が30 「年 21度 世
全 紀
国 発発 明
明 賞
表 」
彰 を受賞

ギネス世界最高記録認定
世界最高エネルギーサイクロトロン

Emperor and Empress’s Visit
March 12, 1992
First Visit of Emperor

On No.5 RIKEN Cyclotron

October 3, 2006
Second Visit of Emperor with Empress

Near by No.9 RIKEN Cyclotronこれらの研究は日本では仁科先生が創始した

小サイクロトロン
モニュメント

仁科記念室

３７号館
３７号館跡

復元
した
「
仁科芳雄記
念室」

ご略歴
1890年12月6日、岡山県里庄村（現・里庄町）に生まれる。岡山中、第六高等学校をへて、1918年東京帝大電気工学科卒。(卒業論文は英文の大作）これが後の大型実験装置建設の素地となる。創立まもない理化学研究所で原子物理学者・長岡半太郎に師事し、1921年から28年まで英、独、デンマークに留学。デンマークのボーア、ヘベシーら著名な物理学者の指導を受け、その実力が認められる。米国で著名物理学者と会って帰国。こうしてわが国には類まれな国際的科学者 (英語、ドイツ語、デンマーク語に堪能）となった。
1931年、理化学研究所の主任研究員になり仁科研究室開設。現代物理学の伝道者として奔走、日本に素粒子・原子核物理学、核化学、放射線生物学などを定着させ、後にノーベル賞を受賞する湯川秀樹、朝永振一郎ら多くの世界的科学者を育てた。

太平洋戦争中は、軍の要請を受けて原爆研究に傾注（？ ？ ？ ）。この研究はニシナの頭文字をとって「ニ号研究」と言われた。ウラン235濃縮は困難を極めた（実は原子力開発）が、それでも、仁科が開発にまい進したのは、日本の基礎研究のレベルを高め、若い学徒を戦場に送らないためだったと言われる。
仁科が指導した理研には、旧習にとらわれがちな帝国大学とは違った自由闊達な雰囲気があり、「科学者の自由な楽園」だったと述懐する科学者もいる。

広島に原爆が投下された際には、軍の要請を受けて被ばく覚悟で現地調査。被害状況などから原爆と断定した。長崎でも現地の様子を調べた。この報告が終戦への契機になったと言われている。

終戦後の混迷の時代に、理研解体を語学力と政治力でアメリカ占領軍と交渉して回避、原子力の平和利用を強く思い描き、原子力の国際管理を提唱。さらに、科学者による不戦同盟を結成し、日本学術会議初代副会長として科学者が戦争に巻き込まれ利用されることを防ぐ枠組みをつくることを提案した。

道半ばで1951年1月10日に没した。享年60歳。仁科の夢の実現は後輩に引き継がれた。

仁東大科工先学
生部をは主、席電で卒
気業
エしン、理ジ研ニにア入所
だった

（理1 研
９か２ら
０年イギ
３リ０ス
歳へ
留
兄学
遠前
平宅・東京芝区）

ミクロの世界と遭遇

J.J.トムソン：電子の発見（→エックス線の発見）
ラザフォード：原子核の発見
元素の人工変換
アストン：質量分析器発明
同位元素を発見（→原子核は陽子と中性子からなる）
アップルトン：電離層発見（短波通信）
カピッア：ヘリウム超流動の発見

仁科

財源：大英帝国
キャベンディッシュ研究所
ラザフォード（ボーアの師）のもとでエックス線分光学を学ぶ（1921-1922）

ニールスボーアと出会い、ボーア原子模型に傾倒

日常目にするものは、光と、何個かの陽子と中性子からなる原子核と陽子と同数の電子の衣（電子雲）をまとった原子の集合体でできている。

原子に原子核があることがわかったのは１９１１年。
（ラザフォード、人類最初の連金術師：１９０８年ノーベル化学賞）
原子核が陽子と中性子でできていることがわかったのは１９３２年。
（チャドウィック：１９３５年ノーベル物理学賞）

反発
電圧

＋

原子核の大きさＲ

Ｒ＝１兆分の１ｃｍとするとＶ＝１００万ボルト＋－－－＋＋＋－ 電場力－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋
加速器

加速
電圧
（Ｖ）

クーロンポテンシャル

Ｖ＝Ｑｑ

４πε０ Ｒ

Ｒ＝１兆分の１ｃｍとするとＶ＝１００万ボルト

何が分かったか＋の電荷をもった原子核同士に働く反発力∝ １／（距離）の２乗
原子核が極めて小さく接触するときの距離での反発力がめちゃくちゃ大きい
原子核を接触させるには、１００万ボルト以上の電位差で加速する必要がある

水素ガスを放電させ陽子にする

高電圧加速器の誕生

70万ボルト

原子核の人工変換に成功
70 万ボルト 陽子Hビーム

H ＋ Li → 2Heリチウム Li
標的アース
ヘリウム He 原子核
コッククロフトヘリウム He 原子核

水素元素

水素の同位元素（重水素）

水素の放射性同位元素（三重水素）

電子
ーー

陽子

＋ー

中性子

＋＋

約１０分

約１２年

ー＋ー

＋＋
反ニュートリノ
ユーリー
1934年「重水素の発見」
ノーベル化学賞（重水素加速が実現）→中性子の発生に使用ー

ヘリウムの同位元素（ヘリウム３）ベータ崩壊（放射線を発生）理論物理学研究所
ボーア（師と仰ぐ）のもとで量子力学を学ぶ (1923 ～1928）
量子論建設者が皆いた 「コペンハーゲン精神」を享受→原爆開発に従事させられる
財源：カーレスベリー財団、ロックフェラー財団
名目：実験生物学の推進電一子番
数外が側元の素軌の道性（質Ｋを殻決Ｌ
め殻るＭ
殻Ｎ殻）の1922年ノーベル物理学賞「原子構造とその放射に関する研究」

仁科会館
ハフニウム原子模型

ボーア家族と仁科先生

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ニ 科
物 ウ 博
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みとるともにクライン-仁科の公式

世見「「界事コ光的にンはな説プ粒
理明ト子
論しンで物散あ理乱る学」」
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■マイケルソンとモーレーの実験（重力波観測も同じ）
光速は不変（地球の太陽周回速度と干渉計で確認）■アインシュタインの特殊・一般相対論
原理：「粒子（物体）は光速をこえられない」
走っているものの中の時間は観測者には進みが遅いように観測される
重力の強いところに時間は弱いところより進みが遅い→GPSの補正
粒子は速くなると、慣性質量が大きくなる
加速度＝力／慣性質量（ニュートンの第2法則）
質量は新たなエネルギーである
質量 → 運動（熱）エネルギー （原爆、原子力、粒子壊変）
運動エネルギー → 質量 （新粒子発生・発見）ができる

質量は新たなエネルギーである
質量 → 運動（熱）エネルギー （原爆、原子力、粒子壊変）
ウラン、プルトニウムの核分裂エネルギー
運動エネルギー → 質量 （新粒子発生・発見）ができる
加速器は電場（電位差）で加速1Vの電位差で1価の粒子が得る運動エネルギーを1eV（電子ボルト）とする粒子の質量（エネルギー）を eV で表すと
電子： 0.5 M（メガ、百万）eV
陽子：939
中性子：940（陽子、電子、ニュートリノに崩壊）
ミューオン：100（電子、2ニュートリノに崩壊）
パイ中間子：140（ミューオン、ニュートリノまたは2ガンマ線に崩壊）
パイ中間子を人工発生するには最低140Ｍボルトの電圧が必要
電圧が欲しい！！！！

■ボーアの原子模型（ラザフォードの原子の核のまわりを回る電子軌道は離散的でなければならない→原子の発するエックス線スペクトルが説明できる→元素の周期律を説明→ランタノイドを説明→ランタノイドの次のハフニウムを予言、ヘベシーが発見、仁科がより詳細に測定：仁科会館の入り口に原子模型がモニュメントに）■ハイゼンベルグ・シュレーディンガーの量子論「粒子は確率の波として伝わり、粒子として捕まる」
波の伝わり方はそれぞれの方程式（干渉、回折、障壁をトンネル）■ディラックの相対論的量子論
スピン、反粒子を予言 後に宇宙線で確認（アンダーソン陽電子発見）■朝永振一郎のくりこみ理論（原理）ディラックの相対論で説明できない実験を超高精度で説明「帰量国子後力、学１」９を３
大１
学年
で「講仁義科研究室」
創設

湯川秀樹
朝永振一郎

仁科芳雄
玉城嘉十郎
京都大学での集中講義の際の記念写真

日本のノーベル物理学賞の系譜
仁科研究室

理研主任研究員
長岡半太郎

坂田昌一

湯川秀樹（４９） 朝永振一郎（６５）

西川正治

仁科芳雄

益川敏英 小林 誠（０８）

小柴昌俊（０２）
梶田隆章（１６）
南部陽一郎

仁科研究室研究紹介パネル

日本初、世界2台目
小サイクロトロン

世界最大
大サイクロトロン

電磁石

イオン源
電極

電極

仁科先生が電磁石の磁極間の加速装置を引き出したところ

等時性放医研のねずみのがん照射実験（がん細胞をころす）

12CビームHIMACでの治療例（PET写真）術前

術後

理研

パテント情報1997年4月

重イオンビーム炭素原子核

重イオンがん治療の基礎研究が植物の新しい品種改良法の発明につながったねずみのがん照射（細胞をころす）

タバコの受精胚照射

12Cビーム細胞をころさないほどにDNA２重鎖を切断して効率よく突然変異をおこさせる

1945 8 6 広島に原爆投下

調
査
した。

最も放射
能の
強いときに広島、長崎の最も強い場
所
を

先生
は
「
放射線の人体へ影響」
を最もよく知っていた。

携行
したノー
ト

仁
科
先生
が
「命懸け」
で
「原爆かどうか」
判
定す
る
ために

その
根
拠の一つは？

●「原子弾又は同程度ノモノ」

●
「判決」

（左）
爆
心から
遠い
呉医学校のレン
トゲン
フィル
ム

（右）
爆
心に近い
日赤病院のレン
トゲン
フィル
ム

２００５
年に
「
仁科記
念室」
見
つかっ
た
感光していない

感光している武見先生からお聞きした話をもう一つ。昭和20年8月6日、広島に原爆が落とされたとき、仁科先生は陸軍の要請で直ちに軍用機に乗って広島に飛ばれた。（中根先生の回顧禄より）惨状を見、それから赤十字病院にあったX線乾板が感光しているのを見て、原爆が投下されたと察せられた先生は、人骨を東京の武見先生に送って放射能の検出を命ぜられた。
人骨から強い放射能が放出されていることを確認された武見先生は、直ちに奥さんの祖父に当たる牧野伸顕伯爵に報告された。
牧野伯はすぐさま宮中に参入し天皇陛下に奏上され、陛下は即座に日本は降伏するとの聖断を下されたそうである。8月8日であった。

戦
難
争
問はす
るなに挑め

仲間と一緒に請われて揮ごう
した
書

故郷の津山
中
学
校で講演。

亡くなる
一年
ほど前に、