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マグネット (ウェブサイト) 旧マグネット
マグフォーラムには、スクエア全体で共通のルールが事務局からの「お願い」という形で用意されていた。マグポストと同様のコンテンツフィルタリングが為されていたものの、煽りや荒らし、ギャル文字の使用が頻発するなどの問題が発生することがあった。
マグドル
2000年に入ってから旧アイドル&スタースクエアで「マグドル」と呼ばれるいわゆるアイドルごっこが一部のマグネッツによって行われるようになった。主なマグドルの活動内容は以下の通りである。
i）作詞。またそれを公開
ii）掲示板への定期的なメールマガジン形式での記事の投稿
iii）チャット上における仮想のコンサートなどの開催（コンサートごっこ）
iの作詞に関しては、特に公開することを「CD販売」、iiの投稿については「"雑誌販売"をする」等と呼ばれていた。
作詞した物を公開するには掲示板に書き込むか、希望者のみに配布するためにマグポストを利用するといった2つの方法があった。
本来、アイドル&スタースクエアは芸能情報等について語る所であったが、ある日突然「マグドル」の活動場所になってしまった事で事実上ジャックされる格好になってしまい、また明示的なローカルルールがなかったためスクエアが荒れることもしばしばで、本来の住人との争いが絶えなかった。そこで、前者は2004年4月の大規模なスクエア再編時にマグドル専用のマグドルスクエアを新設することで解決。また後者は新設する際に、マグネット事務局公認でローカルルールとマグドルの名簿をまとめた「マグドルBOOK」を制定することで緩和された。もっともローカルルール制定前も自治が行われていた模様である。
ココロスクエア
悩みなどの相談を行うココロスクエアでは論争や罵倒、荒らしの出現が深刻化していた為、2004年頃から住人のマグネッツ同士でココロスクエアのローカルルールを制定しようとする動きがみられた。この動きにマグネット事務局が介入し、まずココロスクエア独自のココスクサポーター制度の導入が発表され、2004年6月にかけて募集が行われる。ココスクサポーターはマグネット事務局と連携し、わからないことなどのマグネッツからの質問に答えたり、論争が起きた場合はそれを正しく解決させるなどが役割である。サポーターに立候補したマグネッツの中から、事務局が審査して合格した数人がサポーターに就任した。
その後同年9月、住人が出し合ったローカルルール案がまとめられ、公式なローカルルールが「ココスクBOOK」として制定された。
旧マグネットでは、不定期でキャンペーンが開催されていた。一例は以下の通り。
懸賞
キャンペーン期間中にマグポストでメッセージを送受信すると、メッセージに抽選権が付与される『ガラポン』と呼ばれる懸賞もあった。
マグラリー
スタンプラリーの様なもの。マグネット上のあらゆるページに隠されたパーツを見つけ、全て集めるとプレゼントがもらえる。
ホームページコンテスト
ゴミゼロキャンペーン
神奈川県藤沢市・片瀬東浜海水浴場における清掃活動に参加し、ごみ拾いを行う。新マグネットにおいても引き続き開催。
『英語であそぼ』の公式サイト内で2005年4月6日まで運営されていたインターネットコミュニティ（ラララネット → ファンファンタウン）はNTTデータがサイト制作に協力していた関係から、旧マグネットのシステムをベースとし、デザインやコンテンツを『英語であそぼ』仕様に差し替えた物であった。マグネットとのコミュニティ上の繋がりはない。
2000年前後のインターネット黎明期は子供をターゲットとするインターネットビジネスやコミュニティサービスは少なく、この分野で先行していたマグネットのコンテンツないしシステムそのものを、企業から自社コンテンツとして利用させてほしいとの引き合いがあったとしている。
マグネット (ウェブサイト) コミュニティサイトからブログサイトへ
2005年1月26日、『子供のインターネット利用が一般化していく時代に相応しいサービスを提供する為』として、ブログサイトにリニューアルする計画が告知された。子供向けには、ガウス博士というキャラクターが『ブログを研究、発明に成功した』と称して理由を説明している。既存のマグネッツが自動的に新マグネットへ移行されることはなく、新マグネットも引き続き利用したい場合は改めて新規登録が必要で、16歳未満に制限されることも併せて告知される。
同年2月28日にチャットのみを終了し、3月21日に旧マグネット全体のサービスが終了した。同年3月末の再開予定は遅れ、5月31日に新マグネットのサービスが開始された。
マグネット (ウェブサイト) 新マグネット
旧マグネットから大きく変わった点は、SNSのようなコミュニティサイトからブログサービスに変わったことである。利用するには小中学生であることが条件で、アカウント登録することにより無料でブログを作成できた。小中学生以外は登録できないが、閲覧のみ可能。ただし年齢認証は自己申告である。会員数は2006年8月時点で1万7000人、うち9割が女子であった。
会員登録のことを家の鍵を受け取る手続きに擬えて、1アカウントにつき1つのブログが自分の家に見立てた形で作成される。アカウント名はそのままmagnet.ne.jpのサブドメインにしてブログのURLとする関係上英数字のみ使用可能となった。
記事を書く際にカテゴリを指定すると、該当するカテゴリの「スクエア」ページにヘッドラインとして表示される仕組みになっていた。この「スクエア」にはココロスクエアやマグドルスクエアもあり、旧マグネットのマグフォーラム内のスクエアを一部踏襲している。
また以前のマグネットと違いオープンであり、記事を「公開する」に設定すれば外部のブログにトラックバックしたり、登録していない人でもコメントを書けるようになっていた。このように比較的オープンな仕様になったが、これではまだ他のブログレンタルサイトと変わらない上、スキンも3種類のみで、まだ開発途上な部分もみられた。
マグネット (ウェブサイト) 新マグネット
なお、新マグネットではスーパーマグネッツのような有料サービスは存在せず、全機能を無料で利用できた。理由は、NTTデータとサンリオがお互いの得意とする分野を生かし、子供を取り巻くインターネット社会の健全的な発展に寄与するCSR（企業の社会的責任）プロジェクトに基づいている為としている。また、インターネット上で遭遇するであろう問題を挙げ、それをテーマに会員に意見を出し合ってもらうこと、ひいてはブログによる情報発信を子供が実際に体験しながらネチケットやモラルを学習してもらうことを運営目的とし、子供でも安心して利用できるようにする点は一般的なブログサービスとの差別化を図っていた。
しかし『これまでの成果を検証し、より良いサービスを提供していく方法の検討を重ねた結果』として、サービスの終了計画を2007年3月29日に発表。同年6月30日をもってサービス終了となり、翌日以降は書き込み、閲覧ともにできなくなった。その後2010年までマグネットのウェブサイト自体は存続し、「サービス終了のお知らせ」、「マグフレンズからのメッセージ」、「ネチケット検定」、「ネチケットクイズ」が残されていた。
ボース＝アインシュタイン凝縮
ボース＝アインシュタイン凝縮（ボース＝アインシュタインぎょうしゅく、英: Bose–Einstein condensation）、または略してBECとは、ある転移温度以下で巨視的な数のボース粒子がある1つの1粒子状態に落ち込む相転移現象。量子力学的なボース粒子の満たす統計性であるボース＝アインシュタイン統計の性質から導かれる。BECの存在はアルベルト・アインシュタインの1925年の論文の中で予言された。粒子間の相互作用による他の相転移現象とは異なり、純粋に量子統計性から引き起こされる相転移であり、アインシュタインは「引力なしの凝縮」と呼んだ。粒子間相互作用が無視できる理想ボース気体に近い中性原子気体のBECは、アインシュタインの予言から70年経った1995年に実現された。1995年にコロラド大学JILAの研究グループはルビジウム87（87Rb）、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究グループはナトリウム23（23Na）の希薄な中性アルカリ原子気体でのBECを実現させた。中性アルカリ原子気体でBECが起こる数マイクロKから数百ナノKという極低温状態の実現には、レーザー冷却などの冷却技術や磁気光学トラップなどの捕獲技術の確立が不可欠であった。2001年のノーベル物理学賞は、これらのBEC実現の実験的成果に対し、授与された。
ボース＝アインシュタイン凝縮 概要
量子力学上の粒子はスピンが整数値をとるボース粒子と半整数値をとるフェルミ粒子に分けられる。このうちのボース粒子はボース統計にしたがい、同種粒子は位置以外の区別がなく、複数の粒子が同じエネルギー状態をとりうる。ボース気体でボース＝アインシュタイン凝縮（BEC）が生じる機構は次のように説明される。室温ではマクスウェル＝ボルツマン分布に従う古典粒子として振る舞う気体原子も極低温状態では量子性が顕著となる。極低温状態にて、原子間距離が、原子の空間上の広がりの度合いを表す熱的ド・ブロイ波長に近づくとき、原子各個の波動関数が互いに重なり始める。その結果、ボゾン同種粒子が区別できなくなる「量子統計性」が顕れる。このとき、系のボース粒子群は相互交換に対する波動関数の対称性から相空間の一点に集まる様にふるまうものと予想される。結果として、巨視的といえる個数のボース粒子が最低エネルギーの量子状態を取り、BECが発現する。凝縮体は多数の原子が一つの波動関数で表される巨視的な量子状態であり、コヒーレントに振る舞う。これは固体、液体、気体、プラズマなどと同様に物質の相の一つと捉えられる。
ボース＝アインシュタイン凝縮 概要
1925年、インドの物理学者サティエンドラ・ボースからの手紙をきっかけとして、アルベルト・アインシュタインがBECの存在を予言した。
BECを実現しうる系としては、従来、液体ヘリウムや酸化銅半導体（Cu2O）の励起子が知られていたが、これらの系は粒子間相互作用が強く、理想ボース気体のふるまいからかけ離れていた。より理想ボース気体に近い、中性アルカリ原子気体によるBECが1995年に実現した。
ボース＝アインシュタイン凝縮 理想ボース気体
粒子間の相互作用がない自由ボース粒子から構成されるボース粒子の集団を、理想ボース気体と呼ぶ。熱平衡状態の理想ボース気体において、あるエネルギー状態を占有する粒子数はボース分布で与えられる。ボース分布の性質から、ある転移温度以下では巨視的な数の粒子の最低エネルギー状態への占有、すなわち、BECが生じる。この相転移は純粋に量子統計的性質のみに起因し、液化や固化のようなほかの相転移と異なり、相互作用を必要としない点に特徴がある。箱の中の一様な理想ボース気体の系や理想ボース気体が調和振動子ポテンシャルにトラップされた系では、以下のように転移温度や凝縮相の粒子数が求まる。
箱の中にある理想ボース気体の系を考える。箱の中にはポテンシャルが作用しない一様な系とし、系の体積を V、粒子数を N とする。運動量 p の自由ボース粒子の1粒子エネルギーは、粒子の質量を m とすると
となる。BECの発生する転移温度 Tc 以下では、εp>0 のエネルギー状態に粒子が収容しきれなくなり、p=0 である ε0 状態へと運動量空間での凝縮が生じる。
このとき、BECが発生する転移温度は
で与えられる。但し、m は粒子の質量、kB はボルツマン定数、h はプランク定数である。また、ζ(z) はリーマンゼータ関数であり
である。また、BEC状態になった粒子の数 N0 は、
ボース＝アインシュタイン凝縮 理想ボース気体
となる。上式で温度が転移温度以下になると、有限温度でもエネルギー ε0 の状態にある粒子数 N0 が急激に増えていき、 T = 0 K で全ての粒子が凝縮状態となる。理想ボース気体での凝縮では、定積比熱の微分にとびがあり、これは三次の相転移である。
中性原子気体の実験において、原子集団をトラップする外部ポテンシャルは調和振動子ポテンシャル
で近似できる。1粒子エネルギーは
であり、基底エネルギーは
である。調和振動子ポテンシャルにトラップされた理想ボース気体の系ではBECの転移温度は
となる。但し、ωは幾何平均
である。BEC状態になった粒子の数 N0 は、
となる。
一様なボース気体の系でBECが起きる条件 T ≤ Tc は
で定義される熱的ド・ブロイ波長を導入すると、粒子数密度 n=N/V と熱的ド・ブロイ波長により、
と表すことができる。
で定義される ρ は位相空間密度と呼ばれ、BEC発生を特徴づける指標である。条件 ρ ≥ 2.612は位相空間密度が1程度のオーダーとなるときにBECが起きることを表している。この条件は l=n-1/3=(V/N)1/3 で与えられる平均粒子間距離より、熱的ド・ブロイ波長が小さいことに対応する。
ボース＝アインシュタイン凝縮 理想ボース気体
箱の中の理想ボース気体で、外部ポテンシャルの作用しない一様な系を考え、系の体積を V、粒子数を N とする。運動量 p の自由ボース粒子の1粒子エネルギーは、粒子の質量を m とするとεp=p2/2m で与えられる。系が温度 T、化学ポテンシャル μ の熱平衡状態にあるとき、エネルギー がεp である粒子数 np の熱統計平均〈np〉はボース分布によって、
で与えられる。但し、β=1/kBT は逆温度（kB はボルツマン定数）、z=eβμ は逃散能である。ここで1粒子基底エネルギー ε0=0 を含む全ての εp について〈np〉≥ 0となるために、逃散能は 0 <z ≤ 1 （化学ポテンシャルは μ ≤ 0 ）の条件を満たす。〈np〉の全ての運動量状態についての和は粒子数 N と一致し、
となる。ここで粒子数 N を 1粒子基底エネルギー ε0 にある粒子数 N0 とそれ以外の εp>0 の状態にある粒子数 N1 に分け、次のように表す。
逃散能 z の関数としてみたときに N1=N1(z) は z=1 で最大値を取る。一方、N0=N0(z) は z=1 で特異性を持ち、z→1の場合、N0 は非常に大きな値をとることができる。BECの転移温度 Tcは、N1(1) が全粒子数 N と一致する温度として定まり、
で与えられる。
ボース＝アインシュタイン凝縮 中性原子気体での実現
原子はスピン1/2の中性子、スピン1/2の陽子、スピン1/2の電子からなる複合粒子である。原子のスピンは中性子数と陽子数を足した核子数 A と電子数 Z の総和から (Z + A)/2 で与えられる。Z + A が偶数であれば、原子のスピンは整数値をとり、ボース粒子となる。例えば、中性アルカリ原子において、電子数 Z は奇数であり、核子数 A が奇数の同位体がボース粒子である。このボース原子から成る中性原子気体をマイクロK以下の極低温に冷却するとボース＝アインシュタイン凝縮 (BEC) し、ボース原子は、1つの最低エネルギー状態を占有するようになる。
ボース＝アインシュタイン凝縮 中性原子気体での実現
こうした極低温では、原子と容器の壁との接触や原子間の3体衝突の過程により、気体は液体や固体の相に相転移してしまう。従って、BECは最終的に化学平衡状態である液体や固体の相に相転移する準安定状態である。液体や固体への相転移が生じる前にBECを実現するためには、気体原子の液体や固体への凝集を抑制する必要がある。気体原子と容器の接触と避けるために、気体原子は真空中に捕獲される。一方、3つの原子が衝突する3体衝突では、束縛エネルギーが放出され、分子やクラスター状態が形成され、凝集が生じる。3体衝突の発生率は原子数密度の2乗に比例するため、その抑制に希薄な気体を用いる必要がある。典型的なBECの実験では、密度は1014 cm−3から1015 cm−3であり、BEC発生の温度は500 nKから2 µKである。
ボース＝アインシュタイン凝縮 中性原子気体での実現
中性原子気体の実験では、一般にレーザー冷却による予備冷却、磁気光学トラップによる捕獲、蒸発冷却の過程を経て、BECが実現される。アルカリ金属原子は常温、常圧では固体状態であるため、加熱して気体状態にして原子線で実験装置内に送られる。レーザー冷却では、気体原子の共鳴周波数よりわずかに低い周波数のレーザーをx軸、y軸、z軸の正負の両方向から照射する。このとき、気体原子は輻射圧により、減速される。レーザー冷却では気体原子にとって、レーザーはあたかも粘性をもった糖蜜のように振る舞うので、光糖蜜状態と呼ばれる。レーザー冷却された気体原子は、円偏光レーザーと4重極磁場で構成される磁気光学トラップに捕獲される。一定の条件が満たされる原子については、磁気光学トラップ中で偏光勾配冷却が働き、さらに冷却される。冷却の最終段階では、磁気トラップ中で運動エネルギーの大きい原子を選択的に蒸発させる蒸発冷却により、BECが起きる転移温度以下に到達する。
ボース＝アインシュタイン凝縮 中性原子気体での実現
1995年、コロラド大学のエリック・コーネル、カール・ワイマンらは、ルビジウム87原子 (87Rb) を冷却することで初めてBECを実現し、同年マサチューセッツ工科大学のヴォルフガング・ケターレらは、ナトリウム23原子 (23Na) でBECを実現した。この成果により、コーネル、ワイマン、ケターレの3名は2001年度ノーベル物理学賞を受賞した。現在では、1H、7Li、23Na、39K、41K、52Cr、85Rb、87Rb、133Cs、170Yb、174Yb、4HeでBECが実現されている。
原子の極低温領域への冷却を可能とするレーザー冷却では、レーザー光による輻射圧で原子の運動を減速させる。原子の特定のエネルギーの2準位において、共鳴波長付近の光を入射すると、光子の吸収、放出により、原子は2準位間で遷移を繰り返す。下側準位にある原子は光子を吸収し、上側準位に励起する。逆に上側準位にある原子は一定時間後に光子を自然放出し、下側準位に戻る。レーザー冷却ではこの吸収、放出の過程が繰り返される。
運動する原子の進行方向と対向する方向から光を入射すると、光子の吸収過程では、波数ベクトル k の光子が持つ運動量 ħk を原子が受け取る。一方、自然放出による光子の放出過程では、反跳により、放出された光子の波数ベクトル k' とは逆方向に−ħk' の運動量を受け取る。このとき、原子の単位時間あたりの運動量変化の平均が輻射圧となる。光子の吸収では必ず原子の運動と対向する方向に運動量変化を受け、原子は減速するが、光子の放出方向は完全にランダムであり、運動量変化は等方的となるため、その平均はゼロとなる。その結果、この過程の繰り返しによって原子の運動は減速される。
蒸発冷却では、磁気トラップにトラップされた原子集団からエネルギーの高い原子を選択的に逃し、残った原子集団の平均エネルギーを下げることを繰り返し、冷却する。熱分布の中で高いエネルギーを持つ原子が取り除かれた後、残った原子は弾性衝突の過程により、再び熱平衡状態に到る。蒸発冷却が有効に作用するには、トラップからの原子の損失レートよりも熱平衡に到るまでの弾性衝突レートが十分大きいことが必要である。実際の蒸発冷却の操作では、磁気副準位間の遷移を起こすRF周波数の共鳴電磁場を照射し、ある程度の高いエネルギーを持つ原子を磁気トラップでトラップされない磁気副準位状態に遷移させることで、トラップから逃す。RF周波数を徐々に下げて、蒸発を繰り返していくことで、最終的にBECの転移温度に到達する。
ボース＝アインシュタイン凝縮 歴史
量子力学的なボース粒子が満たすボース＝アインシュタイン統計は、サティエンドラ・ボースとアルベルト・アインシュタインによって、導入された。1924年6月、ボースはアインシュタインに手紙ともに論文を送り、ドイツ語への翻訳と出版を依頼した。この論文の中で、ボースは光子の統計性から黒体輻射のプランクの公式が導けることを示した。アインシュタインはこの論文の重要性を認め、ドイツの学術誌で出版した。ボースが扱ったのは、粒子数が不定で質量をもたないボース粒子である光子の場合であったが、アインシュタインは粒子数が保存される気体分子にもこの統計性を拡張し、より一般的な形でボース＝アインシュタイン分布を導いた 。さらにアインシュタインは、この分布が持つ性質から逃散能 z=eβμ が1の場合、ある転移温度以下で多数の粒子が基底状態に落ちこむこと、すなわち、ボース＝アインシュタイン凝縮が起きることを予想した。アインシュタインは1925年の論文の中で次のように記している。
ボース＝アインシュタイン凝縮 歴史
この場合、密度の増加を伴いながら、多数の分子は次第に第一の状態、（これは運動エネルギーはゼロである）に落ち込み、一方、残りの分子自身はパラメータの値 A=1 に従って、分布する。……分離がもたらされる。一方は凝縮し、残りは飽和した理想気体のままとなる。 — アルベルト・アインシュタイン、Sitzungsber. Preuss. Akad. Wiss., Phys. Math. Kl., 1, 3 (1925)
また、アインシュタインは1924年11月のポール・エーレンフェストへの手紙の中で、次のように述べている。
ある温度から分子は引力なしで"凝縮"する。すなわち、速度ゼロに集積する。理論は綺麗だが、何らかの真実が含まれているのだろうか？ — アルベルト・アインシュタイン、1924年11月29日付のエーレンフェストへの私信
BECが最初に脚光を浴びたのは、1938年のフリッツ・ロンドンのBECによる超流動現象のモデルによってであった。1937年、ピョートル・カピッツァが液体ヘリウム4が超流動性を示すことを発見すると、ロンドンは超流動はヘリウム4のBECだと考え、転移温度を求めた。その値はTc=3.1Kであり、これは超流動のλ点温度Tλ=2.17K に近いものであった。
ボース＝アインシュタイン凝縮 歴史
相互作用が無視でき、理想ボース気体に近い希薄な原子気体でのBEC実現は、最初にスピン偏極水素原子で試みられた。強磁場中でスピン偏極した水素原子はスピンの向きが揃っているため、再結合せず、分子を形成しない。スピン偏極水素原子は絶対零度でも気体状態を保ち、BECを実現させる候補となることを、1959年にチャールズ・ヘクト、1976年にはウィリアン・ストウォーリーとL.ノサナウが理論的に予測した。これらの理論的な予測に触発され、1980年代にはスピン偏極水素原子を冷却し、BEC実現を目指す研究が活発に行われた。こうした研究の中で代表的なものとしては、MITのダニエル・クレップナーとトーマス・グレイタックのグループやアムステルダム大学のアイザック・シルヴェラやジューク・ウォルラベンのグループによるものがある。スピン偏極水素原子の冷却には、その初期には極低温冷凍機内で圧縮する手法が用いられたが、後に磁気トラップと蒸発冷却を組み合わせる手法が開発された。最終的にスピン偏極水素原子でのBECは、1995年の中性アルカリ原子気体での実現から3年経った1998年にMITのクレップナーとグレイタックのグループによって、達成された。
ボース＝アインシュタイン凝縮 秩序変数
相転移現象において、転移温度以下で系の対称性が破れると、新たな秩序相が出現する。この秩序相の状態は秩序変数によって記述される。BECでは凝縮体の波動関数と呼ばれる秩序変数をとることができる。凝縮体の波動関数は古典論的な複素場であり、その振幅の2乗は凝縮状態にある粒子数密度を与える。また、その位相は多数の粒子が保つコヒーレンスを表している。位相の空間微分は超流動状態の速度に関連付けられる。特定の位相の値をとることは、大域的U(1)ゲージ対称性が破れた状態にあることを意味する。
ボース＝アインシュタイン凝縮 グロス=ピタエフスキー方程式
BECの凝縮相は凝縮体の波動関数と呼ばれる秩序変数Ψにより、記述される。粒子間の相互作用の到達距離が原子間距離よりも十分小さいと仮定すると、Ψ(r, t)は次の時間に依存したグロス=ピタエフスキー方程式を満たす。
ここで、Vext は凝縮体をトラップするための外部ポテンシャルである。また、定数 g は
で与えられる相互作用の結合定数であり、a はs波散乱の散乱長である。g > 0（a > 0）の場合には、原子間に働く相互作用が斥力、g < 0（a < 0）の場合には、引力であることを示す。この方程式による記述が有効であるのは、平均原子間距離がs波散乱長よりも十分大きく、凝縮体の原子数が十分多い場合に限られる。また、定常状態では
となる。
ボース＝アインシュタイン凝縮 超流動
ボース粒子であるヘリウム4(4He)による超流動現象において、超流体部分はボース＝アインシュタイン凝縮していると考えられている。実際、液体4Heの粒子数密度 N/V=2.1×1028 m-3 と4He原子の質量 m4=6.6×10−27 kg を用い、理想ボース気体での公式からBECの転移温度を求めると TBEC=3.1Kとなり、これはラムダ転移の転移温度 Tλ=2.17K に近い。一方で、液体4Heでは粒子間相互作用が強く、理想ボース気体とは見なせない。そのため、BEC状態にある粒子数 N0 は全粒子数 N の1割程度に留まることが実験的にも確認されている。
ボース＝アインシュタイン凝縮 超伝導
BCS理論で記述できる超伝導現象では、電子の対であるクーパー対をボース粒子として、厳密な言い方ではないがボース＝アインシュタイン凝縮が起きているとみなすことができる。クーパー対は電子対なので、電子対凝縮（単に対凝縮とも）と言うことがある。
ボース＝アインシュタイン凝縮を起源とする超伝導は長らく観測されていなかったが、2020年11月に東京大学・京都大学の共同研究チームが鉄系超伝導体FeSe0.79S0.21において超伝導状態にある電子を直接観測することにより、この超伝導体における超伝導がクーパー対のボース＝アインシュタイン凝縮により発現していることの確証を得た、と発表した。研究グループが開発した極低温超高分解能レーザー角度分解光電子分光装置によりエネルギーバンドの分散関係を観測した結果、BCS理論に基づく超伝導状態ではなく、ボース＝アインシュタイン凝縮を起源とする超伝導状態に対応するバンド分散になっていることが確かめられた。
ボース＝アインシュタイン凝縮 その他の類似現象
フェルミ粒子であるヘリウム3の超流動は、超伝導の場合のようにヘリウム3原子の対が凝縮対を作って、凝縮状態となっている（超流動参照）。また、フェルミ粒子である中性子が対をなすため、同様なことが中性子星の内部でも起こっている可能性が指摘されている。その他にも、光子やフォノンでも凝縮現象を考えることができる。
ボース＝アインシュタイン凝縮 宇宙での実験
ボース＝アインシュタイン凝縮を研究するためには、温度は絶対零度よりほんの少し高いだけの温度にまで冷却する必要がある。絶対零度まで冷やすと原子はエネルギーが最小となり、ほぼ動きを止める。科学者たちは重力のある環境下と、重力のない環境下での原子の挙動の違いを比較するため、国際宇宙ステーション(ISS)を使って研究を行うことにした。このCold Atom Laboratory (CAL) と呼ぶ装置は2018年5月にISSへ打ち上げられた。地上試験では200ナノケルビンを達成しており、ISSでの実験では、温度は1ピコケルビンにまで達する予定。これは自然現象でも到達できないため、これまで宇宙で観測された中でも一番低い温度になる予定。ここまで冷やすと、新たな量子現象の観察や、物理学の最も基本となる法則の試験が行える可能性がある。この実験を提案したチームの中には、3人のノーベル賞受賞者が含まれている。
碁石
碁石（ごいし）は、碁を打つ時に用いる黒・白2種の石。
囲碁の対局の解説では単に「石」と呼ぶ（※当項目でも以後は“石”と表記する場合がある）。
碁石 概要
標準では黒181個、白180個の合計361個でひと組となる。ただし、この個数は慣習的なものであり、囲碁の正式の盤は19路だから19×19=361すなわち石を置ける場所が361箇所あるから、という理屈による。だが実際には、稀に大量の石を囲い大量のアゲハマが生じた場合などは、その個数では足りなくなる場合があり、足りなくなった場合はアゲハマを同数交換したり、余所から持ってくるなどの形で適宜補充することになる。
石の標準の寸法は、黒石が直径22.2mm（7分3厘）、白石が直径21.9mm（7分2厘）である。寸法が若干異なるのは、白は膨張色で同サイズだと白石がやや大きく見えてしまうので、黒石の寸法を若干大きくしている。
厚さは6mm - 14mm程度まである。厚みは号数で表され、25号（厚み7ミリ）、31号（8.4ミリ）、32号（8.8ミリ）、 33号（9.2ミリ）、34号（9.5ミリ）、40号（11.3ミリ）と号数で表される。一部に60号近いものも存在する。
一般に、厚いものほど打った時の音が響く、とされるが、34号以上は持ちにくくなる上に、重心位置が高くなり揺れたり動いたりしやすくなるという難点がある。9mm前後（32号 - 34号）のものが持ちやすく、最も多く用いられている。
碁石 概要
なお、中国では片面が平らになった碁石も使われており、検討する際に裏返すことで元の局面に戻しやすくなる利点がある。
碁石は碁笥（ごけ、または、ごす）ないし碁器（ごき）と呼ばれる容器に入れる。なお対局中に碁笥（碁器）の中の石を指でかきまぜて音を立てる行為はマナー違反とされている。
連珠に使う場合
なお、碁石は連珠でも使い、連珠では「珠」と呼び、正式には黒113個と白112個を用意する。連珠の正式の盤は縦横それぞれ15の直線を引いたものであり、15×15=225個の石が置けることになり、最大だと黒113個で白112個、という理屈による。家庭や学校のクラブなどで連珠を行う場合などは、囲碁の道具をそのまま流用して19路盤と碁石（黒181個、白180個）を使うということも広く行われている。
碁石 素材
素材は、高級品と一般用で異なる。
高級品
黒石は那智黒、白石は碁石蛤（ハマグリ）の半化石品が最高級とされる。蛤の白石には「縞」という生長線が見られ、細かいものほど耐久性が高い。日本棋院では、日向産の白石は主に色のつき具合と縞目模様を基準として「雪印」「月印」「花印」の３ランクに品質分けし、メキシコ産はホーロー質の縞目の表れ具合を基準として「雪印」「月印」「実用」の３ランクに分類している。
なお石は使用によってキズやカケが生じることがあり、小さなものをホツ、周辺の欠けたものをカケという。
一般用
学校の囲碁クラブや一般家庭用などには、通常は硬質ガラス製、硬質メラミン製、プラスチック製のものなどが使用される。
軽量素材で薄すぎると極端に軽くなり汗で指に付いて離れてくれないことも起きる。適度な重さのものが使いやすい。
その他、携帯用の碁盤・碁石セットでは、碁石の裏に磁石になっており金属製の碁盤につくようになっているものもある。
碁石 碁石の歴史
囲碁は中国起源であり最も古い碁石は中国の碁石であるので、そちらから解説する。
中国
中国における碁石は、歴史的には自然の石や小石から作られていた。唐代や宋代になると、貝殻、翡翠、瑪瑙といった素材も用いられるように変化していった。
中国呉の時代（222年 - 280年）に書かれた『博奕論』（韋曜）に「枯棊三百」 と記されていることや、時代が全然異なるが、日本側で寛永年間（1624年 - 1644年）の『玄玄棊經俚諺鈔』という解説本に「碁石は元と木を似て造る、故に枯棊と云う」と注記していることを根拠にして、中国では古代には木で碁石を作った、とも考えられている。「枯棊」とは、木でできた碁石のことを指し、また碁石は300個が定数であったことも記されている。
収集家によると、初期の囲碁の石（碁石）は直径2cm未満の手作りの、磨かれた石だったという。唐代（618～907年）には、瑪瑙、貝殻、翡翠などが碁石の素材として使われていた。
2014年に中国初の囲碁博物館を中国中部の河南省・洛陽市に開館した王氏によると、「囲碁文化が栄えた宋代（960～1279年）には、人々は碁石に鳥や珊瑚、花などの精巧な模様を彫刻した」。
碁石 碁石の歴史
王氏は「東漢時代（25～220年）から清代（1644～1911年）にかけての、あらゆる種類の囲碁石や関連製品を収集しており、（その囲碁博物館で）それらを年代順に展示しながら、囲碁の歴史も紹介している」。
7世紀頃には、雲南省で「雲子（ユンズ）」のような特殊な素材も登場した。雲子は瑪瑙などの宝石を焼結して作られる素材だが、その製法は何世紀にもわたり秘密とされ、その高い品質と人気により、皇帝、学者、僧侶らに特に愛用された。
日本
古くは『風土記』（733年頃成立）に碁石に関する記述が見られ、『常陸国風土記』に鹿島のハマグリの碁石が名産として記述されている。また『出雲国風土記』に、島根県の「玉結浜」の記載があり、この海岸からは碁石に適した石が採れたという。奈良県の藤原京で発掘された碁石は丸い自然石で、材質は黒石が黒色頁岩、白石が砂岩。7世紀末 - 8世紀始めに使用されていたと推定される（週間碁）。自然石の碁石は江戸期まで使用された。本因坊道策が幼い頃使ったという碁盤と自然石の碁石が現存している。
碁石 碁石の歴史
正倉院に所蔵された聖武天皇愛用の碁石は紅牙撥鏤碁子（こうげばちるのきし)と名付けられ、直径1.6cm 厚さ0.8cm、象牙を染めて花鳥の文様を彫り付けたものであり、色は緑と紅色である。弘仁2年の文書では320枚があったと記載されているが、現存するのは252枚である。『源氏物語絵巻』では碁石は黒と白のものが使用されていることが分かる。
中国唐代の『杜陽雑編』という書物に、宣宗帝年号大中年間（847年 - 860年）に、"日本一の碁の名手である日本の王子"が来朝し中国一の名手と対戦する逸話があり、日本の王子は日本には"冷暖玉"という宝石の碁石があることを物語ったという。
碁石 碁石の歴史
現在は黒は黒色の石を用い、那智黒石（三重県熊野市で産する黒色頁岩または粘板岩）が名品とされる。白はハマグリの貝殻を型抜きして磨いたものである。碁石の材料となるハマグリの代表的な産地は古くは鹿島灘や志摩の答志島、淡路島、鎌倉海岸、三河などであった。鹿島のハマグリは殻が薄く、明治期の落語の速記本に「せんべいの生みたく反っくりけえった石」と描写されるように、古い碁石には貝殻の曲線どおり、薄くて中央が凹んだものがある。その後、文久年間に宮崎県日向市付近の日向灘沿岸で貝が採取されるようになり、明治中期には他の産地の衰退と共に日向市のお倉が浜で採れるスワブテ蛤が市場を独占し上物として珍重された。現在では取り尽くされてほとんど枯渇してしまっているが、製造技術は引き継がれている。
現在一般に日向市産として出回っているものはメキシコ産のメキシコハマグリを日向市で加工・製造したものである。白石と黒石は価格が違い、ハマグリ製の白石が非常に高価で、業者によっては黒石は「那智黒石付き」と、白石のおまけ扱いにしている。高級品は貝殻の層（縞のように見える）が目立たず、時間がたっても層がはがれたり変色したりしない。
ハマグリの碁石は庶民が気軽に買えるものではなく、明治期には陶器や竹製の安物の碁石が存在した。大正時代にガラスの碁石が試作されたが、当初は硬化ガラスではなく普通のガラスだったので、脆く割れやすかった。その後プラスチックや硬質ガラス製の製品が出回り、安価な用具の大量生産が囲碁の普及に果たした役割は大きいと言える。近年では持ち運び用のマグネット製のものもある。メノウ製の高級品もある。
碁石 碁石の素材
現在は以下のような素材で作られた碁石が存在する。
碁石 碁笥
碁笥（ごけ、または、ごす）とは、碁石を入れる容器。碁器（ごき）とも呼ばれる。白石用と黒石用の2個で1組となっている。材質は最高級品は桑（特に御蔵島産の「島桑」が珍重される）、次いで柿、紫檀、黒檀、一般的に用いられているものは欅、花梨、桜、楠、ブビンガ、栗、棗、合成樹脂などがある。表面は木地を出すことが多いが、凝ったものには蒔絵や鎌倉彫を施したものも見受けられる。古くは合子（ごうす）と呼ばれ、正倉院には撥鏤棊子とセットで渡来した精緻な美術品である「銀平脱合子」が収蔵されている。江戸時代には筒型に近い本因坊型と、丸みのある安井型があった。現代で使われているのは安井型に近いものが多い。計点制ルールでは、内部が蜂の巣状で石数180個が確認しやすい独特の碁笥を用いる。
なお、碁笥には蓋があり、対局中にアゲハマを入れておくのに用いられる。
碁石 碁笥
碁笥の素材については上記のほかにも色々な種類の木が用いられるが、外国から輸入した木材を木目や質感が似ていることから「新○○」と称していることが多く、混乱を招いている。例えば、輸入木材であるマホガニーは「新サクラ」、棗は「新ケヤキ」、ケンパスを「新カリン」などと銘打って販売されていることが多い。しかし、木目や質感が似ているからと言って、本来の名前を無視してサクラやケヤキの名を冠するのはどうなのかという議論が近年ネット上で見受けられるようになった。碁盤に関しては「新カヤ」はスプルース材、「新桂」はアガチス材という輸入材であることが知られるようになってきたが、碁笥に関しては碁盤ほどではなく、素材を輸入材と知らずに買うビギナーも多い。この問題に関して良心的な店では新サクラ等の呼称を使わずマホガニー製、棗製と本来の名称で呼ぶ店もある。
碁石 色
通常
現代では先手番が黒、後手が白に統一されている。
グリーン碁石
通常の碁石は白と黒の2色を用いるが、目に優しいとされる緑系の色を用いたグリーン碁石も少数ながら使用されている。これは眼精疲労に悩んだ作家の夏樹静子が発案し広めたもので、黒の代わりに濃い緑を、白の代わりに薄い緑を用いている。素材は硬質ガラスで、厚さは使いやすく9mmで作られている。普通の白黒の碁石に比べて値段は高い。日本棋院の一般対局室の一部で使用されている。
碁石 数え方（助数詞）
碁石は一般には何個と数えるが、囲碁用語としての助数詞は「子（もく）」である。しかしながら、囲碁用語特有の読み方のため、「もく」と読めずに本来は誤読の「子（し）」が広まっている。一方で、碁石を指すのに「目（もく）」を当て字として使った例もある。置き碁というハンデ戦で下手が2つ石を置いて対局することを2子局と呼ぶ。
碁石 脚注・出典
この逸話の概要は以下のようなものである。「遣唐使として皇帝と会見した日本の王子が、日本一の碁の名手を名乗り『国の名誉を賭け、唐の名手と対戦したい』と碁の勝負を申し入れた。そこで皇帝は碁の国手といわれた大臣の顧師言を呼び出し、日本の王子と対局させた。双方の実力は互角で序盤から互いに譲らぬ激闘となったが、御前試合で君命を辱めることを恐れた顧師言が汗を振り絞った思考の末、三十二手目に死に物狂いの名手を放ち、それを見た日本の王子は驚嘆し、遂に兜を脱いだ。対局の後で王子は外使の接受担当の鴻臚卿に『顧先生は貴国で何番目の名人なのか』と質問し、鴻臚卿は『三番目であります』と返答した。実際は顧師言は国一番の名手だったのだが、日本の名人と対等勝負だったので、唐の体面を考慮して嘘をついたのだった。日本の王子は不服顔で『唐で一番の名手と対局したい』と言った。鴻臚卿は動ぜず『第三を破って第二と対局し、第二を破って第一と対局できるのです。なぜにいきなり第一と対局できましょう』と答えた。日本の王子は碁盤に蓋をして『小国の第一は、ついに大国の第三に及ばぬのか』と嘆息した」　この対局の棋譜は玄玄碁経に記録され、現代に伝わっている。日本の王子は日本には冷暖玉という宝石の碁石があることを物語り、「本國の東に集真島有 島の上に凝霞臺とて臺上に手譚池あり 池中に玉子を出す 製度によらされども自然に黒白明分有 冬ハ暖く夏は冷也 故に冷暖玉とぞにいふ 日本の王子入唐して此石を冷暖玉として唐朝へ進上せらると載たり」と記されている。 玉の碁石は割れやすく、日本のように音を立てて盤に打ち付けるということはなかった。中には石一個が銀貨二枚に相当するとされるほど高価なものもあったが、かつての名品の多くが、碁は退廃的として攻撃された文化大革命時代に収集家から奪われるなどして散逸してしまった。
出典
HotJava
HotJava（ホットジャバ）はサン・マイクロシステムズが開発したウェブブラウザ。
1995年にブラウザ上でJavaアプレットが実行できるウェブブラウザとして発表された。HotJava自身もJavaで開発されており、比較的拡張性が高い。個人で非商用目的の使用に限り、サン・マイクロシステムズのウェブサイトから無料でダウンロードできる。
現在ではInternet ExplorerやNetscapeなどの他のブラウザがJavaアプレットを実行できるようになり、HotJavaはほとんど普及していない。
コペルニシウム
コペルニシウム（英: Copernicium 英語: [ˌkoʊpərˈnɪsiəm]）は、元素記号Cn、原子番号112の合成元素である。既知の同位体は放射性が非常に高く、研究室内でしか作られない。最も安定な同位体はコペルニシウム285で、半減期は約28秒である。1996年にドイツ・ダルムシュタット近郊の重イオン研究所で初めて合成され、天文学者のニコラウス・コペルニクスに因んで命名された。
周期表上では、dブロックの遷移元素であり、第12族元素である。金との反応では、非常に揮発性が高い様子が見られ、そのため、標準状態では気体もしくは揮発性の液体である可能性がある。
コペルニシウム
同じ第12族元素でより軽い亜鉛、カドミウム、水銀と比べると、いくつかの性質がかなり異なっていると計算されている。コペルニシウムは相対論効果のため7s軌道の電子の代わりに6d軌道の電子を失いやすく、第12族元素よりもラドン等の希ガスにより性質が近いと考えられる。計算により+4の酸化状態を取りうることが示されているが、これは水銀ではその存在が議論されている1つの化合物（フッ化水銀(IV)）だけが持つ値であり、亜鉛やカドミウムはこの状態を示さない。また、他の第12族元素と比べ、中性状態からの酸化がより難しいと計算される。コペルニシウムの固体が金属か、半導体か、絶縁体であるかについては予測が一致していない。化学的性質が実験的に調べられている中で、最も重い元素の一つである。
コペルニシウム 導入
重い原子核は、2つのサイズが異なる原子核の核融合反応により形成され、おおまかに、2つの原子核の質量の差が大きいほど、反応の可能性は高くなる。重い方の原子核を持つ物質を標的とし、軽い原子核の粒子線を照射することで、2つの原子核が十分に接近すると、1つの原子核への融合が起こりうる。通常、陽電荷を持つ2つの原子核は、静電的な斥力により互いに反発する。原子核同士が非常に近づくときのみ、強い相互作用がこの反発力に打ち克つ。そのため、粒子線となる原子核の速度を、この反発力が無視できる程度まで、加速器で加速する必要がある。ただし、2つの原子核が融合するためには、2つの原子核が単に近づくだけでは不十分である。2つの原子核が近づいただけでは、通常、1つの原子核に融合するのではなく、およそ10−20秒間だけ一緒に留まった後、離れていく（この時、反応前と同じ構成とは限らない）。核融合が起こる場合、複合核と呼ばれる一時的な融合状態は励起状態にある。複合核は核分裂反応を起こすか、1つまたはいくつかの中性子を放出し、それによってエネルギーを放出することで励起エネルギーを失い、より安定な状態に達する。この反応は、最初の衝突の約10－16秒後に起こる。
コペルニシウム 導入
粒子線は標的を通り過ぎて、次のチェンバーであるセパレーターに入射する。新しい原子核ができていると、この粒子線により運ばれる。セパレーターでは、生成した原子核は他の原子核（粒子線そのものの原子核やその他の反応生成物）から分離され、表面障壁型半導体検出器に運ばれる。粒子はそこで停止し、検出器上での正確な衝突位置とそのエネルギー、到達時間が記録される。移送には約10−6秒を必要とし、検出までに原子核はこれだけの時間にわたって生き残る必要がある。その原子核が崩壊すると、崩壊が起きた位置、エネルギー、時間が再度記録される。
コペルニシウム 導入
原子核の安定性は、強い相互作用によってもたらされる。しかしそれが及ぶ範囲は非常に短く、原子核が大きくなるほど、最外殻の核子（陽子と中性子）が強い相互作用から受ける影響は小さくなっていく。同時に、陽子間の静電反発により原子核は引き裂かれ、これは範囲の制約がない。そのため、重元素の原子核は、このような反発によるアルファ崩壊や自発核分裂のようなモードが主要な崩壊過程になると理論的に予測されており、これまで実際の観測もそれを裏付けてきた。このような崩壊モードは、超重元素の原子核には支配的なものである。アルファ崩壊は、放出されたアルファ粒子により記録され、崩壊生成物は実際の崩壊前に容易に決定できる。一度の崩壊や連続した崩壊により既知の原子核が生成されると、計算により反応の出発点となる原子核が決定できる。しかし、自発核分裂では生成物として様々な原子核が生じ、そのため、娘核からは、出発点となる原子核が決定できない。
重い元素を合成しようとする物理学者が得られる情報は、このように検出器により収集される、粒子が検出器に衝突した位置、エネルギー、時間と、その粒子が崩壊する際の同様の情報となる。物理学者はこのデータを分析し、これが新元素によって引き起こされたものであり、他の核種により引き起こされたものではないと結論付けようとする。しばしば、得られたデータは、新元素の生成を確定するには不十分なものであり、誤った解釈がなされることもある。
コペルニシウム 歴史
コペルニシウムは、1996年2月9日に、ドイツの重イオン研究所において、シグルド・ホフマン、ヴィクトル・ニノフらによって初めて合成された。粒子加速器により、鉛208原子核を標的として、加速した亜鉛70原子核を衝突させることで、質量数277のコペルニシウム原子が一つだけ合成されたものである（当初、2つめの発見も報告されたが、後にヴィクトル・ニノフにより捏造されたデータに基づいていたことが明らかとなったため、撤回された）。
20882Pb + 7030Zn → 278112Cn* → 277112Cn + 10n
2000年5月、重イオン研究所は、277Cn原子を新たに一個合成する追試に成功した。理化学研究所は2004年及び2013年に気体充填型反跳イオン分離器を備えた超重元素分析装置によってこの反応の追試を行い、さらに3つの原子を合成して、重イオン研究所のチームにより報告された崩壊データを確認した。またこの反応は、かつて1971年に（中性子2個の放出による）276Cnの合成を目的にロシアのドゥブナ合同原子核研究所でも試みられたが、成功しなかった。
コペルニシウム 歴史
IUPAC/IUPAP共同作業部会は2001年と2003年に重イオン研究所のチームによるコペルニシウム発見について評価を行い、どちらにおいても主張を裏付ける十分な証拠がないと判断した。これは主に、261Rfについての既知の崩壊データと矛盾するためであった。しかし、2001年から2005年の間に、重イオン研究所のチームは、248Cm(26Mg,5n)269Hsの反応を研究し、269Hsと261Rfの崩壊データを確定することができた。261Rfの既存のデータは核異性体のものであったことが明らかとなり、これは現在では、261mRfと名付けられている。
2009年5月、共同作業部会は、112番元素発見の主張について再び報告を出し、重イオン研究所のチームを112番元素の発見者として公式に認定した。この決定は、娘核の崩壊の性質の確定と、理化学研究所による確認実験に基づくものであった。
コペルニシウム 歴史
1998年より、ロシアのドゥブナ合同原子核研究所でも、238U(48Ca,3n)283Cnの熱核融合反応により、より重い同位体である283Cnの合成に向けた研究が行われた。279Dsへのアルファ崩壊も一例検出されたものの、観測された283Cnの大部分は自発核分裂により崩壊した。実験の当初には、生成された原子核（約3分の長い半減期を持つと観測されていた）を化学的性質に基づいて同定しようとしていたが、予想されたような水銀に似たものではないことが分かった（コペルニシウムは周期表上で水銀の下にある）。実際は長寿命の放射性は283Cnによるものではなく、それが電子捕獲した娘核283Rgによる可能性が明らかとなった（もう一つの可能性は、準安定な核異性体283mCnである）。後に、242Pu + 48Caと245Cm + 48Caの交差衝撃で、283Cnとその親核である287Fl、291Lvの性質が確定し、これが2011年の共同作業部会によるフレロビウムとリバモリウム（原子番号114と116）の発見の認定に重要な役割を果たした。しかしながらこの研究は、重イオン研究所による277Cnの研究よりも開始が遅かったため、優先権は重イオン研究所に与えられた。
コペルニシウム 歴史
ドミトリ・メンデレーエフによる未命名・未発見元素の命名規則により、112番元素は、エカ水銀として知られていた。1979年に国際純正・応用化学連合が出した勧告により、112番元素は発見が確定し正式に命名されるまでの間、ウンウンビウム（記号：Uub）と呼ばれることが推奨された。この名前は、化学の授業からより上級の教科書まで、あらゆるレベルの化学コミュニティで広く使われたが、この分野の多くの科学者からはほぼ無視され、「元素112」と呼ばれたり、E112、(112)または単に112という記号で表された。
重イオン研究所のチームによる発見の認定後、国際純正・応用化学連合は彼らに112番元素の名前を提案するよう求めた。2009年7月14日、「私たちの世界の見方を変えた、顕著な科学者の業績を称え」て、ニコラウス・コペルニクスの名前に因んだコペルニシウムという名称とCpという記号が提案された。
標準的な6か月間の、命名についての科学者コミュニティにおける議論の間、Cpという記号は、現在ルテチウムとして知られている元素のかつての名前、カシオピウムの記号に割り当てられていたこと、また化合物のシクロペンタンジエンを表す記号と同じであることが指摘された。この理由から、国際純正・応用化学連合は記号としてCpを用いることを認可せず、代わりにCnを用いることを提案した。コペルニクスの537回目の誕生日に当たる2010年2月19日、国際純正・応用化学連合は、提案された名前と記号を公式に認可した。
コペルニシウム 同位体
コペルニシウムは、安定同位体や天然に生成する同位体を持たない。いくつかの放射性同位体が、2つの原子核の融合かより重い原子核の崩壊により、研究室内で合成されている。質量数が277と281から286までの7つの同位体が報告されており、質量数285のものの未確定の核異性体が報告されている。これらの大部分は主にアルファ崩壊するが、いくつかは自発核分裂も起こし、283Cnは電子捕獲もすると考えられる。
283Cnは、フレロビウム及びリバモリウムの発見に役立った。
既知の全ての同位体は非常に不安定で放射性を持つ。一般的には重い同位体ほど安定である。既知の最も安定な同位体は285Cnで、半減期は29秒である。283Cnの半減期は4秒、未確定の285mCn、286Cnの半減期は、各々約15秒、8.45秒である。他の同位体の半減期は1秒よりも短い。281Cnと284Cnの半減期は数百ミリ秒で、その他2つの同位体の半減期は1ミリ秒より短い。291Cnと293Cnは、安定の島の内側にあり、半減期は数十年より長い可能性があると予測される。それらの同位体は鉛の約10－12倍しか存在しないが、r過程で生成し宇宙線から検出されうると考えられる。
コペルニシウム 同位体
コペルニシウムの軽い同位体は、崩壊生成物であることが知られていない277Cnを除き、2つの原子核の融合かより重い原子核の崩壊により生成されている。一方、重い同位体は、さらに重い原子核の崩壊による生成のみが知られる。2つの原子核の融合により生成する最も重い同位体は、283Cnで、これより重い3つの同位体は、より重い原子核の崩壊生成物としてのみ知られる。
1999年、カリフォルニア大学バークレー校の科学者が293Og原子3個の合成に成功したと発表した。これらの親核は、3つのアルファ粒子を連続して放出してコペルニシウム281核となり、崩壊エネルギー10.68 MeV、半減期0.90ミリ秒でアルファ崩壊したものと報告された。しかし、これらはニノフが捏造したデータに基づいたもので、2001年に撤回された。
この同位体は、2010年に同じチームによって、実際に合成された。新しいデータは、以前の捏造されたデータとは矛盾するものであった。
コペルニシウム 予測される性質
コペルニシウムまたはその化合物で実測されている性質は非常に少ない。これは、生産が非常に限られておりまた高価であることや、非常に早く崩壊するためである。沸点等、いくつかの化学的性質は実測されているが、金属コペルニシウムの性質の多くは不明であり、予測値のみが利用可能である。
コペルニシウム 予測される性質
コペルニシウムは、10番目で最後の6d元素であり、最も重い第12族元素である。周期表上では、亜鉛、カドミウム、水銀の下に位置するが、より軽い他の第12族元素とは性質がかなり異なることが予測されている。第12族元素と第7周期元素の最外殻のs小軌道は、コペルニシウムにおいて、相対論的に最も強く収縮すると予測される。このこととコペルニシウムが閉殻であることにより、コペルニシウムは、貴金属としての性質が強くなる。Cn2+/Cnに対しては、標準還元電位として+2.1 Vが予測される。第一イオン化エネルギーとして予測される1155 kJ/molは、希ガスのキセノンの値である1170.4 kJ/molとよく一致している。コペルニシウムの金属結合は非常に弱いと考えられ、そのため希ガスのように揮発性が非常に高い可能性があり、室温で気体であるかもしれない。しかし、銅、パラジウム、白金、銀、金との間で金属-金属結合を形成できると予想され、これらの結合は、水銀における同様の結合よりも弱い約15-20 kJ/molと予測される。初期の提案に反して、高精度のab initio計算によると、1価のコペルニシウムの化学的性質は、希ガスよりも水銀に近いことが予測された。そのことは、コペルニシウムの空の7p1/2状態のエネルギーを大幅に低下させる、巨大なスピン軌道相互作用によって説明できる。
コペルニシウム 予測される性質
コペルニシウムがイオン化すると、その化学的性質は、亜鉛、カドミウム、水銀のものといくらか異なるものとなると考えられる。相対論効果による7s電子軌道の安定化と6d電子軌道の不安定化のため、Cn2+は[Rn]5f146d87s2の電子配置を取ると考えられ、同族元素とは異なり7s軌道の前に6d軌道から電子を失うことになる。6d電子が化学結合に関与しやすくなることは、コペルニシウムがイオン化すると、特に+4の酸化状態が可能になる等、より軽い同族元素と比べて遷移金属に近い振る舞いをすると考えられる。水溶液中では、+2、あるいは+4の酸化状態を取ると考えられる。水銀が+1の酸化状態を取る2原子イオンHg22+はよく知られているが、Cn22+イオンは不安定であるか、存在しないことが予測されている。フッ化コペルニシウム(II)(CnF2)は、同族元素化合物であるフッ化水銀(II)(HgF2)と比べて不安定であり、自発的に構成元素に分解する可能性がある。最も電気陰性な反応元素であるフッ素は、コペルニシウムを+4、さらに+6まで酸化できる唯一の元素であると考えられ、各々CnF4及びCnF6を生成する。後者は、議論されているフッ化水銀(IV)(HgF4)の検出のように、検出のためにマトリックス分離法を必要とする可能性がある。フッ化コペルニシウム(IV)(CnF4)は、フッ化コペルニシウム(II)よりも安定である。極性溶媒中では、中性フッ化物であるCnF4及びCnF2よりも、CnF5−やCnF3−を優先的に形成すると予測される。ただし、同族元素化合物である臭化物イオンやヨウ化物イオンは水溶液中での加水分解に対してより安定であると考えられる。CnCl42−陰イオンやCnBr42−陰イオンも、水溶液中で存在しうるはずである。熱力学的に安定なCnF2やCnF4の形成は、キセノンの化学的性質に類似している。シアン化水銀(II)(Hg(CN)2)のように、安定なシアン化物であるシアン化コペルニシウム(II)(Cn(CN)2)を形成すると考えられる。