偉人たちの横顔

日本の「原子物理学の父」であり、親方でもあった

仁科芳雄 1890~1951

電動機の研究から物理学の世界へ

仁科芳雄は、1890年(明治23年)に岡山県の旧家に生まれました。幼少から神童と呼ばれ、1914年に東京帝国大学に進学。電気工学を専攻し、1918年、大学院に進む傍ら設立問もない理化学研究所(理研)に採用されました。電動機の研究者として理研に入所したものの、仁科はその原理を追求する中で物理学への関心を高め、長岡半太郎のもとで物理学の薫陶を受けます。長岡は世界に先がけて「原子模型」を発表した原子物理学の第一人者で、仁科は研究員を3年半務めた後、欧州への留学を勧められます。

ニールス・ボーアとの出会い

仁科は英国やドイツの研究機関で修行する中で、1923年春、ノーベル賞を受賞して間もない37歳の理論物理学者ニールス・ボーア(図1)と出会い、量子力学という新たな領域を知り興味を掻き立てられます。
ボーアは、ラザフォードの原子模型の理論的な矛盾を解明し、原子より小さな粒子やエネルギーの概念(量子力学)を持ち込んだ天才です。(図2)彼はコペンハーゲン大学に研究所を開いて学派を形成していました。仁科が入所を願い出ると、ボーアは奨学金の手配までして仁科を受け入れました。
仁科が驚いたのは研究室の自由闊達さでした。国籍も年齢も異なる研究員たちが区別なく議論しながら共同で実験し理論を練り上げるのです。仁科は5年余を過ごす間に、同僚とともに光子が電子とぶつかって散乱する際の有効断面積を求める難問に挑み、「クライン─仁科の公式」を導き出しました。

国産初のサイクロトロンを建設

理研に戻った仁科は東京帝大で博士号を取得し、1931年に研究室を立ち上げました。奇しくも、この年に米国でサイクロトロン(核粒子加速器)が発明され、翌年には英国で中性子が発見されるなどビッグニュースが相次ぎます。こうした中で、仁科研究室は最先端の原子物理学の拠点として、朝永振一郎をはじめ気鋭の学者が集いました。仁科は自由闊達に議論する雰囲気を重んじ、研究者からは「親方」と呼ばれ慕われました。
親方の剛腕は、今日でいうビッグ・サイエンスの扉を押し開けます。1935年に大阪帝国大学の湯川秀樹が、核子間の相互作用を媒介する「パイ中間子」の存在を予言すると、仁科は世界最大の霧箱を建造して宇宙から飛来する荷電粒子の飛跡を検出。パイ中間子が崩壊してできるミューオンの存在を確かめました。
さらに、粒子を高速で原子核に衝突させて、その内部を調べるため、サイクロトロンの国産化に着手。企業から資金や部材を調達し、1937年に磁極直径26インチの「理研1号」を完成させたのです。(図3)これにより放射性核種の性質を詳しく調べることが可能になり、「新同位元素ウラン237」と「ウラン235の対称核分裂」を発見する偉業を成し遂げます。前者はウランより重い元素を生成した世界初の実験で、後者は原子爆弾や高速炉の原理となっている高速中性子によって核分裂が起きることの世界初の実証となりました。まさに、日本の原子力研究の端緒と言って過言ではありません。

戦後の試練と後継者たちの活躍

次に構想したのは、世界最大(60インチ、200トン)のサイクロトロン「理研2号」の建設でした。仁科は発明者のローレンスの協力を得て、主要ユニットの電磁石を米国から取り寄せるなどして1944年に完成させますが、戦局の悪化で本格的な実験を始める前に終戦を迎えます。そして、占領軍(GHQ)によって「理研2号」は解体され、東京湾に破棄されてしまうのです。仁科は「軍事用ではなく、生物学・医学・化学・冶金学で使う中性子や放射性物質を製造する装置だ」と抵抗しましたが叶いませんでした。
その後、仁科は理研の所長となり、1948年に理研が解散して(株)科学研究所が発足すると初代社長に就任します。しかし、この頃から体調を崩す事が多くなり、1951年1月に60年の生涯を終えました。
仁科の功績を記念し、原子物理学とその応用分野で顕著な業績を上げた科学者に授与される「仁科記念賞」が創設されたのは4年後のことです。歴代の受賞者からは、江崎玲於奈、小柴昌俊、小林誠、益川敏英、中村修二、梶田隆章の6氏がノーベル賞を受賞しています。

(図1)ボーアはアインシュタインと双璧を成すと言われた天才物理学者

(図2)原子より小さな量子の世界

(図3)26インチの理研1号サイクロトロン

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