【市民科学】あなたのカメラが、巨大な放射線検出器の一部になる!?

はじめに

お空の星は明るいあかり、そらのあかりだよ。
今回はSuzuka22さんとの共同運営マガジン「科学とテックのおもしろ発見！」の開設記念記事。

わたし、ずっとサイエンス系の共同マガジンを作りたいって思ってたところに、同じ情熱を持ったSuzuka22さんと出会って、提案してもらったから、3秒で承諾！！

開設記念・・・だ・か・ら、とっておきのネタを投下するよ！！

でもその前にまず、わたしに声をかけてくれたSuzuka22さんのご紹介！
フレッシュなできるリケジョ・・・。現役バリバリで社会でもご活躍だ！いいね〜！仲良しの・・・これまた超フレッシュな ひかる から友達の輪で広がった新しいお友達だよ。Suzuka22さんとひかるのクリエイターページをペタッとはっておくので、みんなも訪問してみてね。

さてさて、お待たせ！本題だよ！

最近、「シチズンサイエンス」って言葉を耳にしたことない？
日本語で「市民科学」と訳されるんだけど、職業科学者ではない・・・つまり科学することでごはんを食べている人ではない・・・一般の人々が参加して科学研究を行う活動のこと。

実は、大学教員の職を退いたわたしも、今は職業科学者ではなく「市民科学者」なんだよね！

色々としがらみのない、あこがれの市民科学者として、ずっと温めていたアイデアがあるから、今日はみんなに惜しみなく公開するね！

どれくらいの人が興味を持ってくれるか、とっても楽しみ！

世界中の放射線計測データをあつめたい

わたしのアイデアは、世界中の放射線計測データを集めるという、とってもスケールが大きいもの。

こういう大規模なデータ収集は、残念ながら職業科学者にはなかなか難しい。専門家が主導する研究では、人海戦術のような力技に研究費はつきにくいし、個々の研究者の専門性を活かす研究が優先されることが多いからね。

だからこそ、市民科学者となったわたしが、みんなと力を合わせてこれを成し遂げてみたいなって思ってるんだ！

カメラは放射線検出器になる

みんなのパソコンにはカメラはついてるかな？少なくともスマホには必ずカメラがついてるよね。

実はこれ、放射線検出器になるんだよ。

カメラに使われている光センサはフォトダイオード。
普通の発光ダイオードは電流を流すと光を発する素子だけど、フォトダイオードはその逆。光が当たると起電力が得られる。
そうそう、フォトダイオードをびっしり並べると太陽電池になるんだよ。

つまり、

1. 光がフォトダイオードに当たる

2. 起電力が得られる（電荷がフォトダイオードにたまる）

3. その電荷を読み出したら光を検出できる

という流れになってる。

そして、放射線もじつはフォトダイオードに電荷を与えることができる。

1. 放射線がフォトダイオードに当たる

2. 内部光電効果で電荷が生まれる

3. もちろん回路素子は光で電荷が生じても、放射線で電荷が生じても全く同じ様に処理するので、その電荷を読み出したら光と間違えて放射線を検出できる

光が当たった時とほとんど同じだってことがわかると思う。

でも、環境光がじゃんじゃんカメラに当たってたら、放射線によって画素が光っても、環境光と区別がつかない。

だから、黒ビニールテープでカメラのレンズを覆っちゃおう（重要）。

光はビニールテープを透過できない。

放射線は透過力が高いので、ビニールテープくらいならなにごともなかったかの様に透過してフォトダイオードにあたる。

そうすると、フォトダイオードには放射線しかあたらない、という状況になる。このとき、光のない真っ暗な画面の上に、チカッと光る点として放射線が見えることになる。

そうやって撮像した画像がこちら。これは法令上放射性物質にあたらないほど弱い放射能のベータ線源（10 kBq未満）を1分間測定した結果（長時間露光するようなソフトを書いてデータ収集したもの）。

どう？結構おどろく人が多い。あきらかに熱ノイズよりもはっきりと見える。つまり、ウェブカメラで確かに放射線は測定できる、ってこと。

あと、お願いして、高校が理科室に持ってるクルックス管を借りて、そこから出てくるX線でレントゲン写真もどきを撮ってもらったこともある。

わかりにくいけど・・・規則的に穴がみえるのわかる？これ、ユニバーサル基盤のスルーホールを撮影したもの。ただのウェブカメラでレントゲン写真まで撮れるとかチートじゃない！？

なぜシチズンサイエンスなのか

カメラに使われているフォトダイオードの面積は、とても小さい。ミラーレス一眼のすごく良いセンサーでも、たかだか3 cm × 2 cmくらいだ。

自然放射線の強度はそんなに強くないから、放射線を受け止める「サイズ」が大きくないと、なかなかデータは集まらない。

• カメラ1台じゃ小さすぎる。

• でも、100台なら？

• 1000台なら？

• いや、10000台ならどうだろう？

そう、みんなで力を合わせれば、最先端の科学で使われている検出器のサイズをはるかに超えることができるんだ。
だから、ブラウザ上で動くソフトを開発して、カメラを使わない時間帯に、みんなで測定できる様に環境を整えちゃおうと思ってる。

「でも、カメラをオンにしたままじゃプライバシーが・・・」

大丈夫、思い出して！
放射線を測定する時は、環境光が入らない様にレンズを黒いテープで覆っているから、プライバシーが物理的に侵害されることはないんだよ！
ローテクだけと完璧。

夢は地球規模の観測ネットワーク

こんな風に、高額な放射線検出器にも負けずとも劣らない性能をもつカメラ。

持っている人も多いとなるとシチズンサイエンスになりうると思わない？

わたしがソフトをかいて、みんなでURLを共有して・・・まあデータサーバーとかはなんとかしないといけないけど・・・それだけで地球の陸地全て、そして、飛行機にのっているときに測定すれば上空の自然放射線のデータがあつまる。

そうすると、以下の様なことがわかるかもしれない。

• 太陽風と宇宙放射線の関係がもっと正確に解明できる

• 様々な自然環境で中性子がどれくらい存在するか世界規模でマッピングできる（中性子は主に宇宙線として地表に降り注いでる）

• 原子力事故や、積荷に放射性物質が含まれる航空機事故が起きた際、リアルタイムで広範囲の放射線イベントの発生状況を把握できる可能性がある

• 加速器施設や原子力施設付近の放射線イベントの変動を「ざっくりと」知ることができる（実はわたしは加速器実験で中性子モニタにつかってた）

専門の方も読むかもしれないから説明しておくと、中性子も測定できるんだよね。ウェブカメラのレンズでアルファ線はフォトダイオードに届かないけど、中性子は透過力が高いのでフォトダイオードに到達することがある。そして、そこでシリコンと反応してアルファ線がでることがあって、このアルファ線はフォトダイオードをゼロ距離射撃するので検出できるんだよ。

ベータ線のイベントが数ピクセルの幅の長い帯状の形状であるのに対して、このアルファ線イベントは20ピクセルくらいのほぼ完全な円形になる（飛程が短いので）。ピュアなアルファ線イベントは遮蔽されてるから、中性子イベントを明確に区別できるわけ。

ただし・・・ラドンガスが浸透して内部で崩壊するアルファ線イベントはたまに起きるみたいで、マントルのガスを注入すると時々アルファ線イベントが見える。なんらかの補正あるいは、違いを見つける必要があるけどね・・・。

賛同してくれる方へ

もしこのアイデアに共感してくれたら、ぜひ「スキ」やコメントを残していってほしいな。

本格的な研究にするには、データサーバーの費用などの開発費が必要になってくる。市民科学者となったわたしには、ボランティアでこのあたりを供出する財力はない・・・。

メインのソフト開発はわたしが担当するから大丈夫。
でも、わたしはネットワーク周りのコーディングは少し苦手なので、そのあたりは開発費をかけて専門の方にお願いしたいところ。

クラウドファンディングかnoteのチップか・・・そんなに巨額にはならない見通しなんだよね（カメラは全員がお金をかけずに自分のものを使う！というところがウリなわけで）。

あっ、でも、まだこのプロジェクトを「やるぞ！」と決めたわけではなく、みんなの反響を見てから判断するつもり。

だから、この記事では、まだ開発費として大きな金額のチップを送ったりしないでね！おやつ代くらいなら大歓迎だけど（笑）。

もちろん市民科学は全員参加が基本だから、「こんな風にしたら賛同できる」みたいなアイデアもコメントしてもらえると、めっちゃくちゃ嬉しい！

やるぞ！となったらきちんと研究計画と予算計画をかいて記事をアップロードするつもり。開発費のお話はまたそれからだな〜！

追伸

この記事書いてるとき、めっちゃ楽しかった。
結局わたしはまだまだ研究者なんだな〜。

ライターへの道のりは遠そうだけどね〜。

個人的な話で恐縮なんだけど、わたし、ぜっったいに特に個人特定されたくない相手がふたりいるんだよね・・・。わたし自身に実害がおよびうるので・・・。

だからペンネームで活動してて・・・こうなると、クラウドファンディングは難しそうだからやっぱりnoteのチップ頼みになるのかなぁ。

このあたりももし方法をご存知の方がいらしたら、アドバイスしてほしいな！