ある分野を深く、深く研究する人がいます。
その人たちは「研究者」と呼ばれ、
おどろくべき知識量と、なみはずれた集中力と、
こどものような好奇心をもって、
現実と想像の世界を自由に行き来します。
流行にまどわされず、批判をおそれず、
毎日たくさんのことを考えつづける研究者たち。
ほぼ日サイエンスフェローの早野龍五は、
そんな研究者たちのことを敬意をこめて
「オタクですよ（笑）」といいます。
世界中のユニークな研究者と早野の対談から、
そのマニアックで突きぬけた世界を、
たっぷり、じっくりご紹介していきます。
金子晋久さんってどんな人？
金子晋久（かねこ・のぶひさ）
物理学者。
産業技術総合研究所、
計量標準総合センター、
物理計測標準研究部門の首席研究員。
応用電気標準研究グループの研究グループ長（兼務）。
専門は固体物理、量子電気標準、
低次元デバイスにおける量子効果。
1997年、東北大学大学院理学系研究科
博士後期課程了（物理学専攻）、博士（理学）。
1999年よりスタンフォード大学博士研究員、
同SLAC研究員を経て、
2003年より産業技術総合研究所入所。
現在、計量標準総合センターの首席研究員。
金子さんが
電子をかぞえる理由。
- 早野
- 先ほどの金子さんのお話、
どのへんまで理解できましたか？
- 乗組員Ａ
- まず、アンペアの基準を
どうやって決めているかというと、
いまの定義のようにはつくれないので、
「オームの法則」をつかって
アンペアの基準をつくりだしている‥‥。
- 金子
- そのとおりです。
すごい、ちゃんと理解されてる。
- 乗組員Ａ
- はい、そこまでは理解できたのですが、
その「アンペアの話」と
「電子をかぞえる」という金子さんの研究が、
まだうまく結びついていなくて‥‥。
- 早野
- あぁ、なるほど。
つまり「電子をかぞえる理由」がよくわからない？
- 乗組員Ａ
- はい‥‥。
- 金子
- そういうことですね。わかりました。
まず、アンペアというのは、
別の単位で書きくだすことができます。
なにかというと「クーロン÷秒」で
表すことができる。
- 乗組員Ａ
- クーロン？
- 乗組員Ｂ
- クーロン？
- 金子
- クーロンというのは、
どのくらい電子がたまっているとか、
電位が高いというか、
ええっと、つまり、そのぅ‥‥。
- 早野
- 先生、がんばってください（笑）。
- 金子
- 例えば、そう、カミナリ。
カミナリって雲と地面との間に、
ものすごく電圧がかかっています。
１回のドカーンというカミナリが
地面に到達するときの電気量、
あれはだいたい１クーロンです。
- 乗組員Ａ
- カミナリが１クーロン。
- 乗組員Ｂ
- すごく大きな量なんですね。
- 金子
- とても大きいものです。
その１クーロンが１秒間にわたって流れたら、
それが１アンペアになります。
- 乗組員Ａ
- あ、わかりやすい。
- 金子
- とてもわかりやすいですよね。
１クーロンを１秒間で
渡すことができれば１アンペアです。
これは説明としてわかりやすいだけではなく、
実際にいまのところが、
新しいＳＩのアンペアの定義になります。
- 乗組員Ａ・Ｂ
- へぇーー。
- 金子
- ただ、実際には１クーロンを
そのままあつかうのは非常に困難です。
だって電気の塊なわけですから、
カミナリのように簡単に外へ逃げちゃいます。
- 乗組員Ａ
- そっか。物体じゃないから。
- 金子
- ところが、膨大な量のクーロンを
あつかうのは難しくても、
その中にある「電子１個」だけなら、
かんたんに管理することができます。
- 乗組員Ａ
- なるほど。
- 金子
- そうなると「１電子というのは、
１クーロンに比べてどれくらい小さいか」が
ポイントになってきます。
どのくらい小さいかというと、
「1019クーロン分の１」です。
- 乗組員Ａ
- 想像がつかない（笑）。
- 乗組員Ｂ
- めちゃくちゃ小さいことはわかります。
- 金子
- 正しくは1.6を掛けますが、
これは気にしないでください。
１電子が持つクーロンの量は
「1.6×10-19」です。
ここに書くとこんな感じ。
- 乗組員Ａ・Ｂ
- おぉ‥‥。
- 金子
- ここで先ほどの定義を思い出してください。
「１秒間に１クーロン動かせば１アンペア」
でしたよね。
- 乗組員Ａ
- はい。
- 金子
- ということは、
１秒間に１電子を動かせば、
ものすごく小さい量ではあるけど、
定義と同じ方法で電流を
つくりだすことになります。
- 乗組員Ａ
- あっ、たしかに！
- 金子
- つまり、１秒間に１電子を動かせたら、
「1.6×10-19アンペア」になる。
ものすごく小さい量ではありますが、
それでも「定義どおりのアンペア」を
つくりだすことができます。
これをやってみたいというのが、
いまの研究のモチベーションのひとつで、
ぼくが電子を１個ずつ数えている理由は、
ここにあるわけです。
- 乗組員Ａ
- はぁぁ、そういうことか。
つまり、電子をかぞえる研究は
「定義どおりのアンペア」をつくる研究でもあると。
お話がつながった気がします。
- 早野
- おめでとうございます。
- 金子
- ホッとしました（笑）。
- 乗組員Ａ
- ひとつ質問してもいいですか？
すごくピントのズレた
質問かもしれないのですが‥‥。
- 金子
- どうぞ。
- 乗組員Ａ
- アンペアを定義どおりにつくるのが
そんなにも大変なんだったら、
電気の基準を「オーム」にしてしまうのは
ダメなんでしょうか？
- 金子
- ‥‥え？
- 乗組員Ａ
- というのも、
わざわざオームの法則をつかって
アンペアの値を導き出すくらいなら、
はじめからオームやボルトを
「電気の基準」にしてしまえば、
話は早いんじゃないかって。
- 早野
- あぁ、なるほど。
電気の単位を「アンペア」じゃなく、
「オーム」に変えてしまったらどうか、
と言ってるわけですね。
あるいは「ボルト」にするとか。
- 乗組員Ａ
- そうです、そうです。
‥‥って、それってどうなんでしょう？
- 金子
- うーん‥‥‥‥おどろきました。
- 乗組員Ａ
- え？
- 金子
- いや、おっしゃるとおりです。
ボルトやオームを基準にすることだって
不可能ではない。
それは十分にありえる話です。
すばらしい質問ですね。
- 乗組員Ａ
- うわっ。
- 乗組員Ｂ
- おお！
- 乗組員Ａ
- はじめてほめられた！
- 乗組員Ｂ
- おめでとうございます。
- 早野
- （笑）
- 金子
- ただ、現実的なことをいえば、
歴史的な流れや計量法のことなど、
考慮しないといけないことがあるので、
アンペアにせざるをえない事情はあります。
- 乗組員Ａ
- うーん、かんたんには変えられないのか‥‥。
- 金子
- それに個人的には、
アンペアを基準にするほうが
ボルトやオームよりいいと思う部分が
ないわけでもない。
- 乗組員Ａ
- それはどういうところが？
- 金子
- ボルトを決めるときも、オームを決めるときも、
ｅとｈという値が必要になります。
ｈはキログラムに依存している値です。
ところが、アンペアの場合はｅとｆだけ。
ｆはもう非常に正確に定まるので、
基本的にはｅだけを定めればいいんです。
- 乗組員Ａ
- あのぅ‥‥ｈというのは？
- 早野
- ‥‥あ、そこを訊く？
ｈはプランク定数です。
- 乗組員Ａ
- プランク定数？？
- 乗組員Ｂ
- あとから勉強します！
- 金子
- ちょっと難しい話なので、
そういう概念だと思って聞いてください。
ボルトとオームはｅとｈが必要だけど、
アンペアはｅさえあれば、
それで定義になります。
ｅは電気素量のことです。
どういうことかというと、
アンペアのほうが他の要素に
依存していないという意味では、
とっても素直なんです。
つまり、アンペアのほうが
定義としてよりシンプルになる。
- 乗組員Ａ
- なんとなくつかめたような気もします。
- 金子
- でも、そういう質問が出るってことは、
ちゃんと理解されてるからだと思いますよ。
- 早野
- うん、よくわかってますね。
- 乗組員Ａ
- やったー、先生にほめられた（笑）！
- 乗組員Ｂ
- 子どもじゃないんだから。
（つづきます）