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北大祭2025 北キャンパスへ赴き、「低温科学研究所」を探検!(1)

北大祭では、メインストリートや各学部祭が注目を集めますが、実は札幌キャンパスの北の方でも、兴味深くてワクワクする展示が行われていました!

今回はそんな北キャンパスの见どころの中から、低温科学研究所(低温研)を中心に绍介します。

普段は立ち入ることができない低温科学研究所ですが、大学祭期间中は特别に一般公开がされており、展示が盛りだくさんでした。

入口でまず目を引くのは、「极地(-50℃)体験」の文字。

(极地の极低温を実感できるようです)

案内にしたがって研究所内を进んでいくと、研究で使用されている実験装置や、低温科学にまつわるさまざまな展示を见ることができました。

(サンプルや実験试薬の保管库たち)
(壁にかかるたくさんの美しい风景たち)
(幻想的な夜光云。発生条件は「気温が极めて低く、水蒸気および氷晶の核となる粒子があること」だそうです)

「低温」というキーワードが、こんなにも幻想的な风景と结びついていると知り、感动しました。美しい写真たちを眺めながら3阶に上がると、たくさんの研究展示や体験実験ができるブースを発见しました!

(展示や実験が楽しめる交流ラウンジでは、雪や氷の不思议を実感できました)
雪の结晶は生きている?
(雪の结晶构造の模型)

雪の结晶构造について研究をしている长嶋剣さん(低温科学研究所、助教)にお话をうかがいました。

长嶋さんの研究グループでは、雪の结晶を冻らせて、その构造を観察する実験を行っています。その中で、実际に国际宇宙ステーション(滨厂厂)で氷の结晶を作る実験も行いました。

なぜ、わざわざ宇宙で雪の结晶を作るのでしょうか。

「地球上では重力の影响により、きれいな雪の结晶构造を作るのが难しいです。一方、滨厂厂では、重力の影响を受けないきれいな雪の结晶が作れます。そうすることで、より研究対象として扱いやすい理想的な雪の结晶を得ることができます」と説明してくれました。ブースには、実际に使用された滨厂厂の実験装置も展示されていました。もともと、実験装置は、実験终了后、大気圏で焼却する予定でしたが、装置に不具合が生じたため原因究明のために持ち帰ることになりました。装置の不具合によって、结果的に北大祭で展示できたというのは怪我の功名ですね。

雪の结晶构造は木の枝状になっていることで有名ですが、シリコンや金など他の物质の结晶でも同様の构造をしています。そのため、雪の结晶构造を研究することで、他の物质の结晶构造の研究にも役に立つそうです。

(実际に滨厂厂で使用された実験装置)

また、雪の结晶の表面融解についての研究も行っています。水は0℃以下の状态だと固体になりますが、雪の表面を拡大すると、ナノスケールでは少し溶けていることがわかります。こ

(雪の表面の拡大映像)

この実験は、不冻タンパク质が氷の结晶生成に与える影响に関する研究にもつながります。不冻タンパク质は昆虫などが持っていて、0℃以下の环境でも体液が冻らないようにする働きを持つタンパク质です。この仕组みを研究すれば、0℃以下の环境でも物を冻らせることなく保存が可能になるのではないかと期待されています。

このブースでは、シャボン液を冻らせる体験もできました。シャボン液の膜上で氷の形ができる仕组みは、雪の结晶ができるときと全く同じだそうです。


(シャボン液が冻る様子)

氷や雪の秘密

ダイヤモンドダストを発生させる実験を行うブースもありました。

ダイヤモンドダストというのは、寒い冬の日、空気中の水蒸気が冻ったところに太阳の光が反射してキラキラ光ってみえる现象です。

このダイヤモンドダストは屋内でも再现できます。缶の中にドライアイスを入れて冷やし、そこに水蒸気を入れると、その水蒸気が结晶になって光を当てるとキラキラ光って见えます。


(実験の様子。実际に见た方がきれいで感动的なので、気になった方は来年访れると见られるかもしれません)

また、ブース中では「中谷ダイヤグラム」の説明もされていました。

(中谷ダイヤグラムとは、雪の结晶の形と、温度?水蒸気量の関係を表したグラフ。雪の结晶として有名な、6本の枝が生えた形になるのは、-15℃前后です)

実は、雪の结晶のでき方がこの「中谷ダイヤグラム」の通りになる理由については、まだわかっていないことが多いのだそう。身近な雪の结晶にも、まだまだ未解明の谜が隠されているようです。

次の記事「北大祭2025 北キャンパスへ赴き、「低温科学研究所」を探検!(2)」も ぜひご覧ください!

注?参考文献

1.北海道大学低温科学研究所 相転移ダイナミクス分野. (最终閲覧日:2025年6月29日)

2.今井泉. “科学教育における教材としての 「光と色と色覚」.” 化学と教育 70.4 (2022): 196-199.

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Update

2025.07.02

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