Interview“それでも回転体中の核スピンは回転を感じる”― NMR 大御所との真っ向勝負の顛末 ―“Yet nuclear spin senses rotation
in a rotating material body”– How the debate with a big name in the NMR field
went head to head–

中堂

博之

CHUDO Hiroyuki

スピン – エネルギー変換材料科学研究グループ
Research Group for Spin-energy Transformation Science「それでも地球は動いている」とつぶやいたガリレオの心境でした― バーネット磁場を核磁気共鳴（NMR）

法で観測するこというこれまでの常識を覆す実験に成功した中堂博之研究主幹の開口一番の言葉です。研究者魂に火をつけた体験、そしてさらなる磁性研究への意欲を語っていただきました。

ものを回転させたら磁場出んの？ それホンマ？
中堂

2010 年に前川 禎通さんが先端基礎研究センター長になられた時、スピントロニクスの実験研究を立ち上げる際に声をかけてもらったことでグループに加わりました。
我々のグループでは、核スピンの核磁気共鳴（NMR）と力学回転でスピン流を作ることをテーマにスピントロ
ニクスの研究が始まりました。
力学的な回転と電子スピンの基本的な現象として、バ

murmured, "And yet the earth moves."
It was the first words from Hiroyuki Chudo who
succeeded in an experiment of observing the Barnett
magnetic field using nuclear magnetic resonance (NMR),
which can overturn the common knowledge until now.
During the interview, he shared his experience that
ignited his researcher spirit, as well as his scientificambition for further research.

Generating a magnetic field byrotating an object?
H. Chudo: I joined the research group of Spin-energy
Transformation Science when the former Director
General, Dr. Sadamichi Maekawa was inaugurated as
director of the Advanced Science Research Centerin 2010. He asked me to join and start experimental
research on spintronics. So, our group got started

ーネット効果とアインシュタイン・ドハース効果があり

the research on creating spin currents driven by

ます。バーネット効果は、磁気を帯びていない鉄棒を高mechanically rotating object and observation of nuclear

速回転させると、回転軸に沿って磁気を帯びる現象で、
アインシュタイン・ドハース効果は、逆に静止した鉄棒に外部から磁場を与えると、鉄棒は回転するという現象
3

My mind was exactly same as Galileo’s when he had

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spin through NMR.
Basic physical phenomena regarding mechanicalrotation and electron spin include the Barnett effectインタビュー

です。同時期に発見されたこの二つの現象によって磁気and the Einstein–de Haas effect. The Barnett effectと回転運動とが密接に結びついていることが示されましgoverns a phenomenon in which a non-magnetic ironた。と今偉そうに説明していますが、実は 2010 年当時の
私は、恥ずかしながらこの二つの現象を知りませんでした。私にとって、特にバーネット効果、つまり回転させるとミクロな現象として磁性が生まれるということは、
ものすごい驚きでした。
ものを回転させたら磁場出んの？それホンマ？という心境でした。私は NMR 屋なので、NMR の世界では昔から試料を回転させながら測定する方法が行われていて、そこでは回転によって生じる磁場などないと考えられていました。分解能をあげるために回転させるけれど、
それによって磁場を感じ共鳴周波数がわずかに変化する

rod becomes magnetic along its axis of rotation athigh speed, while the Einstein–de Haas effect is aphenomenon in which a stationary iron rod results inmechanical rotation when an external magnetic field
is applied to it. These two phenomena, discovered at
the same time, proved the close connection between
magnetism and mechanical rotation.
Although I am explaining about the two phenomena
with a big attitude now, I am ashamed to admit that
I did not understand well about them back in 2010.
Particularly, the Barnett effect, the fact that magnetismis generated as a microscopic phenomenon when werotate an object, came as a huge surprise to me.
Frankly, I thought “A magnetic field appears by

化学シフトがないというのはどういうこと？とその時頭

rotating an object. Is that for real?” You know, I'm anに浮かんだ疑問が、その後の信じがたい展開につながっ

NMR person. In the NMR world, for a long time, weていくことになります。

have used the method of measuring the NMR spectrum

NMR 業界のタブーに挑む

that there is no magnetic field generation according

中堂

懸命に研究に取り組みましたがなかなかうまくい

かず、方向性を変えようと思った時に、私の中で次第に膨らんでいった最初の疑問、つまりバーネット効果の研究に取り組みたいと思いました。
そこで当時の私のスーパーバイザーである安岡 弘志

of samples while rotating them, and it has been thought
to rotation of samples. We rotate samples to improve
the resolution of NMR measurements, but what doesit mean that there is no chemical shift associated withthe subtle change of resonance frequency, caused by amagnetic field from the rotating samples? The questionthat came to my mind at that time, led to things to先生に疑問をぶつけ、NMR でバーネット磁場を測定しdevelop in unexpected ways.

たいと相談したところ、先生に即「そんなんやめとけ！

Challenging taboo of the NMR field

そんなん見つかったら NMR 業界が大変なことになるぞ」と言われてしまいました。その 理由 は 、分子構造解析などに使用されている高分解能 NMR の分野では 分解
能 を向上させるために試料を回転させながら NMR 測

H. Chudo: I was working as hard as I could but it did
not go well. When I thought there was no way but tochange direction, the Barnett effect crossed my mind. I
wanted to address定を行うことは昔から行われており、回転によって磁場

the question that kept lingering on my mind.

など発生しないとして膨大な理論や実験が蓄積されていTo begin with, I raised the question with myたからです。NMR の世界では回転運動によって磁場がsupervisor at the time, Prof. Hiroshi Yasuoka, and生じるバーネット効果についての言及はタブーとされているんだと実感しました。NMR の歴史はけっこう長く、回転によって磁場など発生しないとして理論や実験が積み重なってきている中で、私がやろうとしている研究は不都合な真実になりうる可能性があったわけです。

asked him for advice on measuring the Barnett
magnetic field by using NMR. His immediate answer
was "Don't do that!

The NMR industry will bedisoriented or in trouble if something like that is found.”The reason is that in the field of high-resolution NMR
for molecular structure analysis, NMR measurements

それでも私の中では疑問がどんどん膨らんで、安岡先

have long been performed while rotating the sample

生に申し訳ないと思いながらも、やらないではいられな

to improve resolution, and a vast amount of theory and

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い気持ちになってしまって、なんとか実験する方法はな

experiments had been accumulated on the assumption

いかと突っ走ってしまったわけです。その結果、安岡先that rotation does not generate a magnetic field so far.

生の忠告通り大変な展開になってしまうのですが・・
私は、理論家の松尾 衛さんに相談してみました。
松尾さんにバーネット磁場というのは、本当に磁場なのか確認すると、それは明らかに磁場だということでしmagnetic field due to rotational motion might be a taboo
subject to mention in the NMR world. That means myresearch could become an inconvenient truth.
Although I felt sorry for Prof. Yasuoka, I couldn't

た。松尾さんによると、バーネット磁場というのは慣性

help but find ways to make experiments a success to

力で、つまり遠心力とか車が急ブレーキをかけた時に前answer the unsolved question in my mind. As a result,にぐっとのめるような加速度系になった時に出てくるもI ended up in a serious situation as advised by Prof.

のなので、測定装置ごと高速で回転して測定する必要があると言われてしまいました。
えーっ、無茶ぶりや！装置がぶっ壊れてしまうやん！
―私は、どうしたものかと必死で考えました。基本的に NMR は核の磁気モーメントの歳差運動から生じる誘Yasuoka...
To seek a second opinion, I consulted with Dr.
Mamoru Matsuo who is a theorist.
When I asked him if the Barnett magnetic field
was really a magnetic field, he said it was surely amagnetic field. According to him, the Barnett magnetic

導起電力をピックアップコイルで測定するという原理でfield is an inertial force, which comes out when there

す。通常は共振回路とピックアップコイルは有線で繫がis a centrifugal force or an acceleration, like we move

れていて高速で回転させることはできないんですが、相互誘導を使ってピックアップコイルを無線で電気的に接続する装置を作りました。それによって、見えたんです。
バーネット効果！

forward in a suddenly stopping car. His advice wasthat the measuring apparatus itself must be rotated athigh speed in order to measure the Barnett magnetic
field.
What? You are joking! It will totally break the device!

これらの実験により核磁気共鳴法を用いて固体中に生-I was desperate to figure out what to do. The basic

じたバーネット磁場を測定することに成功した研究成果

structure of NMR is that the pickup coil measures

を、2014 年に発表しました。

the induced electromotive force generated by the

この成果は、応用物理学系の雑誌のエディターズチョ
イスに選ばれ、これで当初考えていた NMR とバーネッ
ト効果の矛盾点が解消できたと思いました。
NMR は医療でも使われている MRI 診断と核磁気共鳴を利用している点では同じなので、なにか大きな影響が出て大変なことになるのではと懸念していたのですが、実際はそうはなりませんでした。その点はよかったです。

雑誌が調査委員会を立ち上げる！
中堂

ところが 2018 年の夏のことでした。雑誌編集部に NMR 界の指導的な研究者から一本のメールが届きました。それは「バーネット効果など存在しない！試料回

precession of the magnetic moment of the nucleus.
Basically, the resonant circuit and the pickup coil areconnected by a wire so that they cannot be rotatedat high speed. But I created an idea to use mutual
induction to obtain the signal by wirelessly connecting
the pickup coil. That's how I finally saw it. The Barnett
effect!
In 2014, the results of these experiments which
successfully measured the Barnett magnetic field
in solids using NMR, were published, and the paper
was selected as the Editor's Choice of a journal in theapplied physics field. I thought that this resolved thediscrepancy between NMR and the Barnett effect.
One thing I am worried that it might have a big

転に意味はなく、コイルを回転させるだけで NMR シフ

impact and caused serious problems because NMR is

トは説明できる！」という超感情的な内容でした。

also used in MRI diagnosis. As a matter of fact, it did

普通なら編集部はこんなメールは受け付けないと思うのですが、送り主人物は、教科書に名前が出てくるよう5

I felt like that the Barnett effect, which generates anot. That was a good thing.

な著名な大物でした。編集部はそんな人物からの一通のThe investigation committee was set
up by the journal!

メールで、我々への問い合わせもなくいきなり論文を調H. Chudo: However, it was the summer in 2018 that

査する特別な委員会を立ち上げたのです。確かに私の実

the editorial department of the journal

験結果に対しては最初に論文を投稿した Nature におい

mail from a leading figure in the NMR field. It claimed

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received a

ても、高エネルギー物理学と思われる査読者からは大絶“The Barnett effect does not exist! Measuring rotation

賛され、NMR 系と思われる査読者からは否定的なコメ

of samples is meaningless because NMR shift can be

ントを受けたので、同じような評価が寄せられるのは覚悟していたのですが、たった一通のメールで、調査委員会を立ち上がるなんて思いもしませんでした。
NMR の業界では、先ほども申しましたように試料回転でシフトは生じないことから、核スピンは回転運動か

explained enough by simply rotating the coil!”
Normally, the editorial department would not haveaccepted such a mail, but the sender was prominent
enough to appear in textbooks. Moreover, the editorial
department, suddenly set up a special committee toinvestigate the paper without even contacting us. Whenら孤立していると考えられていました。ですから試料をI first submitted this paper to Nature, our experimental

回転させることに意味はなく、シフトの原因はコイルを

results were highly rated by reviewers in the field of

回転させることで説明できると言われたわけです。
それに対して我々の主張は、シフトの見た目は同じだ
けれど試料を回転させると試料中には必ず慣性力が働くので、試料を回転させることには意味があるというものでした。否定的なコメントを送ってきた人物にも、試料

high energy physics, whereas reviewers in the field of
NMR made negative comments on, so I was kind of
prepared to receive such evaluation. Nevertheless, itnever occurred to me that the investigation committee
was set up by a single mail.
As I mentioned earlier, the NMR industry has

を回転させると試料中には慣性力が働くということを何

considered that the nuclear spin is isolated from

度も説明しましたが理解されず、議論は平行線でした。

rotational motion by the reason that rotating samples

大御所研究者と雑誌を論破

is no point in rotating the sample as far as the cause of中堂

そんな状況下、雑誌の調査委員会は最終報告を出してきました。それはどんなものかというと、実験自体は正しく行われているとしたものの、実験の解釈は私がdoes not cause a shift. Therefore, they think that there
the shift can be explained just by rotating the coil.
On the other hand, our claim is that rotation ofsamples always causes inertial forces to work in therotating sample, so rotating samples has a meaning and間違っていて大御所研究者の主張を支持するというもの

it can’t be ignored. We repeatedly tried to explain it toでした。

the person who sent us the negative comment, but our

この報告は到底納得のいくものではなく私の研究者魂に火をつけました。私は研究者として自分の信じた物理を貫く覚悟で、NMR の大御所と真っ向から論戦することを決心しました。
回転体中の核スピンが孤立しているのではなく、明確

claim was not accepted.

Giving a detailed refutation
H. Chudo: Under such circumstances, theinvestigation committee came up with its final report.
The report concluded that the experiment itself hadに回転体中の核スピンが、慣性力として回転場の影響を

been conducted correctly, but that I was wrong in my

受けているか証明できるか、そのことに全力で取り組み

interpretation of the experiment, which supported theました。
その結果、核四重極共鳴（NQR）測定法を用いると、試料とコイルを同時に回転させた場合、コイルだけを回転させた場合、試料だけ回転させ場合では、全く違うス
ペクトルが得られることがわかりました。これによって、

claims of the big-name researcher.
Not being convinced at all by this report, I decided
to rebut the report's conclusions and his claims. As a
researcher, I was determined to stick to the physics I
believed in.
The bottom line was to prove that the nuclear spin in

核スピンは回転運動による慣性力を受けることを明白に

a rotating body is not isolated, but is clearly affected by

証明しました。

inertial forces in the rotational magnetic field. I exerted

人類は長い間天動説を信じていましたが、回転座標系に生じる慣性力であるコリオリ力がフーコーの振り子によって実証され地動説が証明されました。NMR 業界でも長い間、試料が回転していても核スピンは回転を感じないという天動説的な考え方が常識でしたが、私の開発

myself to find the way how to demonstrate it.
As a result, I found out that completely different
spectra could be obtained in the respective cases thatthe sample and coil were rotated simultaneously, only
the coil was rotated, and only the sample was rotated,by using the nuclear quadrupole resonance (NQR)
measurement technique. Through NQR, it became clear
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した装置で、核スピンに働く慣性力を実証しました。大that nuclear spins are subject to inertial forces due toげさに例えるなら NMR を地動説へ昇華したといえるで

rotational motion.

しょう。
というわけで 大御所と雑誌の調査委員会を完全に論破したつもりなのですが、彼 はスピンが回転運動と相互作用しているということは認めたものの、回転運動の慣性力として磁場が生じるという証明にはならないとい

Humans had believed in the geocentric theory for along time, but Foucault's pendulum demonstrated the
Coriolis force, which is an inertial force that occurs ina rotating coordinate system, proving the heliocentric
theory. However, with the apparatus I developed, theinertial force acting on nuclear spins was identified,

まだに主張しています。雑誌は、この議論は面白いので

and It may be an exaggeration to say that I have

コメント＆リプライしたいということで同誌に論文が掲

sublimated NMR to the heliocentric theory.

載されていますが、基本的には回転磁場を巡る論争はまだ続いていると思われます。

大学時代、成績の悪さからやむなく進んだ磁性

So, I think everything has become clear after I
debunked him and the investigation committee, but
he still insists that it does not prove that magnetic
fields are generated by the inertia of the rotational

体の研究

motion, except the spin interacts with the rotational

中堂

今回の実験でも、装置を作るということは重要な

they want to comments and replies to the interesting

ポイントでしたが、私は小さい時から物を作るのが大好

discussion, but basically I think the debate over theきでした。NHK の「できるかな」という番組が大好き

rotating magnetic field is still going on.

で必ず見ていました。家の中は私の作ったものであふれ

My poor grades in university led to
the research for magnetic materials

motion, The journal has published the paper becauseていたと親は言っていました。
大学学部時代は、学生時代にしかできない事をやろう

H. Chudo: I loved to make things from a young age,と、もともと好きだったボクシングをやりました。勉強and I always watched a TV show called "Dekirukana?”など一切せずに 4 年間ひたすらボクシングに打ち込みま(means “can I do it?”). It was an educational show forした。十何キロも落とす辛い減量に入ると何もできず授

children by NHK on crafts. My parents told me that

業はほとんど出たことがありません。まあ、大した選手
ではありませんでしたが、最後はボクシング部の主将として関西ボクシングリーグの技能賞を取ったので、ある程度の結果は残せたと納得してこれ以上ボクシングを続ける事はやめました。

the house was filled with things I had made.
During my undergraduate years, I devoted myself
to boxing for four years without studying at all. Whenstarting to lose weight for the matches, I could not
do anything and hardly attended any classes. I can’t
say I was not a great boxer, but I became the captain

そんなわけで成績がめちゃくちゃ悪い特別指導学生だ

of the boxing club and was awarded for good skill

った私は、三回生の専攻選択ではあまり人気のなかった

in the Kansai Boxing League. After I had achieved

材料工学に、さらに研究室選択でもあまり人気がなかった磁性体の研究に行かざるをえなかったわけです。
磁性体の研究に進んだのは全くポジティブな選択ではありませんでした。しかし、学生時代に基礎的な学問を学び、そこで得た知見を生かして将来的には新しいもの

satisfactory results, I decided to stop boxing.
So, as an underachieving student with very poor
grades who needed special attention, I had no choice
but to go to the laboratory for magnetic materials
majoring in materials engineering, which was least
popular in my third year.

を作りたいというぼんやりとしたビジョンは持っていま

It is true that it was not a voluntary choice at all,

したので、磁性体を研究することも悪くはないかなと考

but I had thought vaguely of studying basic science to

えていました。ですので、ボクシング部を引退してからは勉学に励み、院試ではトップクラスの成績で合格しました。また、学生当時思いもよらなかった巡り合わせで、比較的応用分野に近いスピントロニクスへ研究分野を移れた事は結果的に良かったと思います。将来的にはもっcreate something new in the future, so I thought thatstudying magnetic materials would not be a bad idea.
After I retired from the boxing, I worked hard on mystudies and passed the graduate school exam with top
grades. Also, I think it was a good thing that I wasable to move my research field to spintronics, which isrelatively close to the applied field, by an unexpected

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と実用寄りの研究をして何か新しいものを作りたいな

coincidence when I was a student. In the future, Iと、これまたぼんやりとしたビジョンをもっています。

would like to do more practical research and create

研究にとって大事なことは夢にみるほど考え続

something new, which is one of my vague thoughts.

けること

Keep thinking until it appears in yourdream for your research

中堂

H. Chudo:

研究にとって大事なことは、考え続けることだと

I think the most important thing for思います。夢に見るくらいまで考え続けて、一回思考を

research is to keep thinking. When you keep thinking

シャットダウンするとそこから何かがポッと出て全てがas much as you can dream about something and then

つながる気がします。とにかく私は疑問に思ったことは、

block out a thought, there comes the moment that

ずーっと考え続けて止まらなくなるタイプです。
これからも磁性の研究を続け、常識をひっくり返すよ
うな新しいことを見つけたり、作ったりするのが夢です。
私は大阪人ですから、それでベンチャーを立ち上げてぼろ儲けして悠々自適の老後を送ることなんかをちらっ

something pops out and the dots become connected on
it out of nowhere. Anyway, I'm the type of person who
can't stop thinking about things I have questions about.
My dream is to continue my research on magnetismand create something new that will turn common sense
upside down.

と夢見たりします（笑）が、これまでもこれからも研究

As I am from Osaka (Osaka is a traditional merchant

だけはまじめにやろうと、自然の前には誠実でありたい

town, and its people are thought to have merchantとそこだけは自分の軸としてこだわっています。

spirit), I also dream of starting a venture for making big
money and enjoying a happy retirement life (laughs).
But there is one thing that I never want to change up
until now and from now on, is to be genuinely serious
about my research, in front of nature.

（左）無線信号 NMR 信号検出器のピックアップコイル（中）高速回転ローター（右）1 ユーロコイン
Pickup coil for wireless NMR signal detector(left) High-speed rotating rotor (center) 1 Euro coin(right)

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