独立行政法人日本原子力研究開発機構：JAEAメールマガジン　No.358

さて、その元素ですが、これらは一体どのようにしてできたのでしょうか。宇宙の始まりから
全ての種類があったのでしょうか？実は、宇宙は１３８億年の時間をかけて電子、陽子、中性
子をたねにして水素からウランにかける様々な元素を作り出していったと考えられています。
そしてその作り出す仕組みには原子核の性質が大きく関わっているのです。原子の中心に
ある原子核は陽子と中性子の複合体であり、この個数の組み合わせで原子核が定まります。
宇宙では元素の周期表の最初にある水素、ヘリウムから元素を合成していき、原子核の陽
子・中性子の組み合わせを増やすことにより段々と原子番号の大きい元素を作っていったの
です。

例えば、太陽系に鉄が顕著に多い理由（地球の３分の１は鉄です）は原子核の結合エネ
ルギーが元素の周期表の上では原子番号26の「鉄」の辺りで最も大きくなっているです。結
合エネルギーが大きいというのは言い換えると原子核が壊れにくいことです。星の中ではそ
の高温・高圧のため原子核同士が（おしくらまんじゅうのように）くっつくことにより原子番号の
小さい水素、ヘリウムから、より原子番号の大きい原子核を作っていきます。その反応は結
合エネルギーが最大の鉄付近まで進みますが、鉄付近より原子番号が大きくなると、結合エ
ネルギーが小さくなり原子核を作りにくくなるため、結果として鉄が多く存在するのです。　　

また、原子力にも利用されているウラン・トリウムが地球に存在しているのは、超新星爆発
でつくられた重い原子核が次々と壊れる中でウラン・トリウムのみが数億年以上という（原子
核の）寿命を持っていて、太陽系ができてからこれまで４６億年の間生き延びたからです（例
えば、ウランやトリウムから生み出されるラドン（原子番号86）やラジウム（原子番号88）は数
分から数時間程度の寿命しかありません）。その意味で原子力エネルギーは超新星の「化石
燃料」といってもいいのかもしれません。原子核の研究の目的の一端はこのような元素の起
源を明らかにすることにもあります。

先端基礎研究センター重原子核反応フロンティアグループでは、原子核研究の一つとして
（未知核種の予測も含めた）あらゆる原子核の性質を統一的に理解しようという「大域的原子
核質量計算」を行ってきました。

最近、この計算によって得られたデータを使って、原子核の性質を一般の方々にも平易に
理解して頂くための立体模型である「３次元核図表」を作製しました。これは横軸に中性子の
数、縦軸に陽子の数として原子核の性質を表す「核図表」に、高さ軸として原子核質量、半減
期等を与えて立体的に可視化した模型です。この「３次元核図表」を用いて、これまでに「宇
宙の錬金術」という題目でサイエンスカフェ（文科省、JAEA等主催）や、科学授業（県立福島
高校、同磐城高校等）を行ってきました。各地の聴衆の方々の反応はいずれも好評で、オブ
ジェの存在感や親近感に加えて、世の中の元素の起源を、宇宙という大きい世界と原子核
という小さな世界の関わりから統一的に理解できるという新鮮さが強く興味を引いたようです。
(導入で紹介する明月記も)。