加速器の話１～ジュネーブのブラックホール～

旅やカメラの話はたまにはおいて、こんなブログも久しぶりに
この手の話無理って方は完全に無視してください（笑）

星や旅行、カメラが自分が好きな自分ですが
「空間」「時間」「空間としての宇宙」という物理分野にも大好きで
しょっちゅうそんな本を読んでます



そして、少し前まで通勤中読んでて、めちゃんこ知的好奇心に火が着いた
「やさしくわかる相対性理論」という本や3月号の『NEWTON』

その内容をまとめながら、今話題の加速器(LHC)で何がわかる、起きているのかを自分なりに
解説できるといいなぁと思ってます
だからって、自殺せんでいいと思うのに　明らかに間違った解釈やなぁ・・

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ジュネーブ郊外にある「ＬＨＣ」（大型ハドロン衝突型加速器（Large Hadron Collider））。
地下約１００メートルに１周２７キロのトンネルを掘り、超伝導電磁石１７００台を設置し、
陽子を光速の９９．９９９９９９１％まで加速して、高エネルギーにして衝突させる。

高エネルギーで陽子を衝突させ、
宇宙誕生とされる大爆発「ビッグバン」直後の超高温・超高圧状態を人工的に再現。

質量のもととされるヒッグス粒子の存在や、宇宙空間を占める謎の暗黒物質（ダークマター）候補とされる、
「ニュートラリーノ」といった超対称性粒子が発見される可能性がある。

また、光速度で素粒子をぶつけることにより、ミニブラックホールをつくり、
すぐに蒸発することや、
2次元のビリヤード台で、2個の球が衝突すると、3次元に音が広がるように
陽子の衝突により、エネルギーの一部が余剰次元を含む高次元空間に漏れ出すのを
確認できると高次元理論（11次元=空間10次元＋時間1次元）の正しさも証明できます

■カーナビからの相対論（Relativit醇Btstheorie）

高度20000mに浮かぶGPS衛星から位置を求めて利用する「カーナビ」。
そのGPS衛星は秒速4kmで運動しているため、1日が7.1マイクロ秒遅く進み
地上より重力が小さいため1日あたり45.7マイクロ秒早く進む、相殺して
地上の時計よりGPS内の原子時計は1日あたり38.6マイクロ秒早く進みます。

その時間で電波は11km進んでしまい、カーナビにアインシュタインの相対論の
考えを組み込まないと毎日11kmずつ位置測量にズレが出てきます。

A href="http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%AE%8A%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E6%80%A7%E7%90%86%E8%AB%96" target="_blank">特殊相対性理論＞ ・光の速度は常に一定 →運動するものの時間は遅れる （時間は相対的なもの） →エネルギーと質量は互換（e=mc2)

一般相対性理論> ・重力と加速度は等しい →重力は時空の歪み →重力によって時間が遅れる →重力によって光が曲がる →ブラックホールの存在

▲宇宙線が作り出す素粒子、レプトンの「ミューオン」の寿命による時間の遅れの証明
▲原子爆弾の原理　「ウラン235」と中性子の衝突による核分裂による莫大なエネルギーから
　質量とエネルギーの等価性の事実
▲【参考】双子のパラドックス、ウラシマ効果
　▲速度の合成
　ex　時速100km(u)の電車の中から進行方向に100km(v)でボールを投げると
　　　　外にいる人から見ると、ボールは(u+v)で時速200kmで動いてるように見える・・が・・
　　　　特殊相対性理論では単なる足し算では計算出来ず以下の式で・・

u'=合成後の速度 　u=合成前の速度（電車） 　v=もう一つの速度（ボール） 　c=光速

ここの 「u」と「v」に「c」を入れて、光速の速さから光速でボールを投げた時の速さを求めてください！
非常におもしろい答えが出ます、これが相対論の特徴。


■ブラックホール／事象の地平線／ホワイトホール／ビックバン

▲ブラックホールによって光が曲げられた宇宙（イメージ）
さらに強力な重量により、音のドップラー効果のように光の波長も変化し、
赤方偏移や赤方偏移する

さて、上記のアインシュタインの一般相対性理論を突き詰めて、星の終幕を考えた場合
ある一定の重さ（限界質量)と大きさ以上の星の最後には内部核融合による力が
自身の星の重力に負け、収縮が際限なく続き、ブラックホールが出来ると事が導き出された。

事象の地平線（event horizon）・・ブラックホールの中心への落下速度と光の速度がつりあう線
この線（境界)を越えると、ブラックホールの重量により、
光等あらゆる（情報伝達）物質（手段）が抜け出すことが出来ず、その先を知ることが
出来ないという意味での「事象の地平線」。
この線を越えると、どうなるか。
一般相対性理論の帰結点で、密度が無限大、体積がゼロ、空間の歪みが無限大という
ブラックホールの全質量が押し込まれた中心点、特異点(singularity)に向かって（空間的に）落ちていく。
この特異点は現代の物理学の法則が全く通じない空間。
ただ、回転しているブラックホールでは特異点もリング状になっており、
理論上ではその先に、全てを吐き出すホワイトホールへと繋がっているということである。
そしてその「ホワイトホール」こそが我々の宇宙の始まり「ビックバン」ではないかという説もある。

太陽系から32000光年離れた我々の銀河系の中心、
いて座Ａにある強力な電波源は巨大なブラックホールであると
考えられている。他にも6000光年の距離のはくちょう座X1もブラックホールの有力候補。

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でも、人工的にブラックホールが作られたら、わずか数千キロの所にブラックホールが・・
ブラックホール作れるんやもんね　科学の進歩ってすごいもんです

さて、長々と話を進めて、最終的には加速器にたどり着きたいとこですが、
続きは第2段で　
ブラックホールから11次元の宇宙、超ひも理論、ブレーンワールド、タイムマシン
そしてそれら高次元を証明する加速器の話に繋げていけたらと思います

誰か、こんな話興味持ってくれる人いたらコメントでもお願いします
星好きは結構いるけど、こんな理論の話まで好きな人中々おらんのよなぁ・・