Why can't you put metal in a microwave? - Aaron Slepkov

翻訳: Haruna Itogawa 校正: Tomoyuki Suzuki

American engineer Percy Spencer developed World War II RADAR technology

米国の技師 パーシー・スペンサーは

第２次大戦中 ナチスの戦闘機を探知する レーダー技術を開発しました

that helped detect Nazi airplanes—

but it would soon have other surprising applications.

その技術は のちに驚くべき用途に使われます

One day in 1945, Spencer was standing near a RADAR instrument

1945年の ある日

スペンサーは マグネトロンという レーダー機器の近くにいました

called a magnetron,

a device that produced high-intensity microwaves that could reflect off planes.

強いマイクロ波を出して 飛行機に反射させる装置です

Suddenly, he noticed that the candy bar in his pocket had melted.

すると ポケットの中のチョコバーが 溶けていました

He exposed other things to the magnetron and, sure enough,

他の食品をマグネトロンにさらすと

popcorn kernels popped,

固いポップコーンの粒は はじけて

and an egg—well— exploded onto a colleague.

卵は―

破裂して同僚にかかりました

Soon after, the first microwave oven became available,

まもなく同じ技術を使った 最初の電子レンジが登場しました

operating using the very same technology.

So, how does it work?

その仕組みとは？

All light energy travels in waves of oscillating electric and magnetic fields.

すべての光エネルギーは 振動する電磁場として伝わります

These oscillations span a range of frequencies

これらの振動には幅広い周波数があり 電磁スペクトルを構成しています

comprising the electromagnetic spectrum.

The higher the frequency, the more energetic.

周波数が高いほど エネルギーは高くなります

Gamma rays and X-rays have the highest frequencies;

周波数が最も高いのは ガンマ線とX 線で

microwaves and radio waves, the lowest.

最も低いのが マイクロ波と電波です

Generally, light’s oscillating electric field exerts forces on charged particles,

一般に 光に伴う振動する電場は

分子中の電子などの 荷電粒子に作用します

like the electrons in a molecule.

When light encounters polar molecules, like water,

水などの 正と負の偏りがある極性分子は

it can make them rotate,

光が当たると 正と負の部分が異なる方向に 押したり引かれたりするために回転します

as their positive and negative regions are pushed and pulled in different directions.

The frequency the light is traveling at

光が物質にどう作用するかは 周波数によって異なります

also determines how it interacts with matter.

Microwaves interact strongly with the water molecules found in most foods.

マイクロ波は 食品中の水分子に強く作用します

Essentially, they make the molecules jostle against each other,

分子同士を衝突させ 摩擦熱を起こします

creating frictional heat.

Household microwave ovens are fitted with cavity magnetrons.

家庭用レンジには 空洞マグネトロンが使われ

When you activate a microwave oven,

レンジをかけると

a heated element within the magnetron ejects electrons,

マグネトロン内で熱された部品から 出てきた電子が

and a strong magnet forces them to spiral outwards.

強い磁力により 外側へ渦状に動きます

As they pass over the magnetron’s metallic cavities,

電子が金属で囲まれた空洞を通過すると

the electrons induce an oscillating charge,

電子が共振し

generating a continuous stream of electromagnetic microwaves.

マイクロ波が連続的に流れます

A metal pipe directs the microwaves into the main food compartment,

マイクロ波は 金属パイプから庫内に照射され

where they bounce off the metal walls

金属の壁で反射しながら

and penetrate a few centimeters into the food inside.

食品の中へ数センチ入っていきます

When the microwaves encounter polar molecules in the food, like water,

マイクロ波が 食品中の水などの極性分子に当たると

they make them vibrate at high frequencies.

高い周波数で振動させます

This can have interesting effects depending on the food's composition.

この振動は 食品ごとに異なる反応を起こします

Oil and sugar absorb fewer microwaves than water,

油や砂糖は 水ほどマイクロ波を吸収せず

so if you microwave them alone, not much happens.

そのままレンジにかけても あまり反応しません

But when microwaves encounter a marshmallow,

ところが マシュマロだと

they heat the moisture trapped within its gelatin-sugar matrix,

ゼラチンと糖で閉じ込められた 水分が熱され

making the hot air expand and the marshmallow puff.

水蒸気が膨張して マシュマロが膨らみます

Butter is essentially a suspension of water droplets in fat.

バターは水分が 脂肪中に分散して存在しており

When microwaved, the water rapidly vaporizes,

その水が急速に蒸発し

making the butter melt quickly— and sometimes, a bit violently.

すばやく溶けます

激しく飛び散ることも …

So microwaves heat food molecules mechanically, through friction—

分子に物理的な摩擦熱を起こす 電子レンジですが

but they don't alter them chemically.

化学変化は起こしません

Soup heated in the microwave is molecularly indistinguishable

レンジで温めたスープは

コンロやオーブンで温めたものと 分子的に同じです

from soup heated using a stove or oven.

The term “microwave radiation” can be alarming.

「マイクロ波放射」と聞くと 怖いですが

But in physics, radiation simply describes any transfer of energy across a gap.

物理学で「放射」とは 単に エネルギーレベルの変化のことです

High frequency, ionizing radiation may be harmful

高周波の電離放射線は

DNAなどの分子から電子を奪い 有害な場合がありますが

because it can strip electrons from molecules, including DNA.

However, microwaves aren’t energetic enough to alter chemical bonds.

化学結合を変えるほどの力は マイクロ波にはありません

And microwave ovens are designed to prevent leakage—

また 電子レンジは安全と効率を考え マイクロ波が漏れないようできています

for safety and efficiency’s sake.

Nonetheless, to totally limit exposure,

とはいえ マイクロ波を受けすぎないよう

experts recommend simply standing a few feet away when a microwave oven is on.

使用時は１メートルほど離れることを 専門家は推奨しています

Microwaving metal is dangerous, though, right?

「でも金属をレンジするのは 危険でしょ？」

Well, it depends.

実は 場合によります

Metals are conductors,

金属は導体です

meaning their electrons are loosely bound to their atoms

電子は原子核との結合が弱く 電場の作用で自由に動きます

and move freely in response to electric fields.

Instead of absorbing microwave radiation,

マイクロ波を吸収する代わりに

the metal’s electrons concentrate on the surface,

電子が表面に集まり

leading to high voltages at sharp edges, corners, and small gaps.

鋭い角や小さな隙間に 高い電圧がかかります

This includes areas between the creases on a sheet of aluminum foil,

例えば アルミホイルのしわや フォークの先

the prongs of a fork,

or a metal object and the microwave oven’s metal walls.

金属製の物や 庫内の金属の壁などです

Sometimes, voltages get high enough to strip electrons

高電圧で 周りの空気から 電子が離れることもあります

from the surrounding air molecules.

This electrically charged gas, or plasma, may then form lightning-like sparks

電離した気体は プラズマと呼ばれ 雷のような火花を起こし

and grow as it absorbs more microwaves.

より多くのマイクロ波を吸収すると さらに激しくなります

Once the oven is turned off, the plasma dissipates.

電源を切ると プラズマは消えます

But not all metal objects spark in the microwave—

どんな金属でも 火花が起きるわけではありませんが

though they might make things cook a little unevenly.

加熱ムラが起きやすくなります

In fact, a lot of microwavable packaging takes advantage of this,

実は この現象を利用した包装も多く

using a thin metal coating to crisp the food’s surface.

金属の膜で 表面をカリッとさせるのです

And overall, as long as it doesn't approach the oven's walls,

庫内の壁に近すぎなければ

leaving a metal spoon in a microwaving bowl of soup

金属のスプーンを入れたままでも さほど問題はありません

should be a pretty uneventful affair.

That’s just another neat benefit of cooking with RADAR.

レーダー技術を使った調理の 便利な点です