[論文レビュー] The search for superheavy elements: Historical and philosophical perspectives

Helge Kragh|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 2017

Radioactive contamination and transfer参考文献 15被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、超重元素（SHE）の探索に関する歴史的・哲学的側面を検討し、元素発見、命名、物理学と化学の境界といった科学的基準がどのように社会的・制度的に構築されているかを分析する。元素の存在と同一性が自然そのものによって決定されるのではなく、国際委員会の判断に依存することを明らかにし、科学的分野間の対立や、極端な核的状態における「元素」という概念の認識のエピistemological課題を浮き彫りにする。

ABSTRACT

The heaviest of the transuranic elements known as superheavy elements (SHE) are produced in nuclear reactions in a few specialized laboratories located in Germany, the U.S., Russia, and Japan. The history of this branch of physical science provides several case studies of interest to the philosophy and sociology of modern science. The story of SHE illuminates the crucial notion of what constitutes a chemical element, what the criteria are for discovering a new element, and how an element is assigned a name. The story also cast light on the sometimes uneasy relationship between physics and chemistry. It is far from obvious that elements with Z > 110 exist in the same sense as oxygen or sodium exists. The answers are not given by nature but by international commissions responsible for the criteria and evaluation of discovery claims. The works of these commissions and of SHE research in general have often been controversial.

研究の動機と目的

• 超重元素研究の歴史的発展と科学哲学に与える影響を分析すること。
• 国際委員会が新元素の発見を検証するために用いる基準を調査すること。
• 化学的元素とは何かを定義する文脈において、物理学と化学の曖昧な境界を検討すること。
• 高エネルギー核物理学研究における科学的正当性と命名権がどのように交渉されるかを探ること。

提案手法

• 1940年代から2010年代にかけてのSHE研究の歴史的分析。主に重要な実験と制度的意思決定に焦点を当てる。
• 一時的で短命な核の文脈における「元素」という概念の哲学的検討。
• 国際純正・応用化学連合（IUPAC）および国際純正・応用物理学連合（IUPAP）の公式報告書および意思決定文書の検証。
• 発見主張に関する論争、特にドゥブナ・ローレンスリバモア共同研究と命名権の紛争の分析。
• ドイツ、米国、ロシア、日本からの事例研究を用いて、制度的・認識論的ダイナミクスを示す。
• 科学的実践を科学社会学および科学的実在論の視点から解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しい超重元素の発見を決定づける基準は何であり、その基準を誰が定めるのか？
• RQ2 超重元素の文脈において、物理学と化学の境界がどのように曖昧になるのか？
• RQ3 なぜ原子番号Z > 110の元素の存在が自明ではないのか。国際委員会はその検証において果たす役割は何か？
• RQ4 合意が得られない状況において、発見主張と命名権に関する論争はどのように解決されるのか？
• RQ5 超重元素が自然界に存在せず、極端な条件下で合成されるという事実が、どのような哲学的含意を生じるのか？

主な発見

• 超重元素の発見は自然そのものによって決定されるのではなく、国際的委員会、特にIUPACとIUPAPによる形式的評価に依存する。
• 元素発見の基準は、純粋に経験的ではなく、科学的団体間の合意形成に基づく制度的・手続的基準である。
• 新元素の命名権はしばしば争点となり、国際的、国家的、科学的交渉を伴う。特に元素114と116の事例がその典型例である。
• SHE研究において、物理学と化学の区別が曖昧になる。これらの元素の安定性と性質は、従来の化学的分類を揺るがす。
• SHE研究の歴史は、高エネルギー核物理学における科学的正当性が、実験的観察そのものではなく、制度的承認に依存することを示している。
• 本論文は、「化学的元素」という概念が固定されていないこと、核物理学の技術的・理論的進展に応じて進化することを示している。