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反物質／

2013-08-04 02:36:08 | Weblog

反物質の消滅[編集]

反物質がどうしてわれわれの住む宇宙では殆ど存在していないのかは、長い間、物理学の大きな疑問の一つであったが、最近その疑問への回答が部分的ではあるが得られつつある。初期宇宙においての超高温のカオス状態の中で、クオークから陽子や中性子が出来、中間子が生まれ、それぞれの反粒子との衝突で光子（電磁波・ガンマ線）に変換されたり再び対生成されていた頃にすべては起こったと考えられている。

従来、物質と反物質は鏡のように性質が逆なだけでその寿命を全く同じだと考えられてきた（CP対称性）。だが近年、粒子群の中で「物質と反物質の寿命がほんの少しだけ違う」というものが出てきた。最初はK中間子と反K中間子である。そして、B中間子もはっきりと反B中間子とでは寿命が違うことが確認された。日本の高エネルギー加速器研究機構[6]のBelle検出器[7]による発見である。「反物質の寿命がわずかに短かった」（CP対称性の破れ）。これにより、初期宇宙の混沌の一瞬の間の「物質と反物質の対生成と対消滅」において、ほんのわずかな可能性だが反物質だけが消滅し物質だけが取り残されるケースがあり、無限に近いほどの回数の生成・消滅の果てに、「やがて宇宙は物質だけで構成されるようになった」と説明できる。もちろん多種さまざまな粒子群の中のわずか2つの事例であるが、他の粒子での同様の現象の発見やそもそもの寿命のずれの発生機序が解明されれば、この謎は遠からずすべてが解明されると期待されている。

将来の利用法[編集]

反物質は粒子加速器を使う核融合実験の際に、微量ずつ発生しては、発生の次の瞬間には対消滅で消え去っている事が観測データから確認されているが石油やウランなどと異なり自然には殆ど存在せず、そのため反物質を得るには一から生成する必要がある。

ただし、反物質を生成するのに必要なエネルギーは、反物質を燃料として消費するときに得られるエネルギーよりも大きいため、結局は損をする。これは、水素を燃料として使うために水を電気分解した後、再び燃料電池として電気に戻して消費するサイクルに似ている。ただ、エネルギー密度だけを考えれば非常に高密度であるので遠い将来の宇宙開発のような特殊な用途での利用が想像されている。反物質は物質に触れると爆発的な対消滅を起こすので貯蔵や取り扱いには工夫が必要になる。

反物質は、周囲の物質と対消滅を行うことにより自身の質量の200%をエネルギーに転換できるので、宇宙開発上課題となっている燃料の質量を劇的に軽量化できる。NASAは反物質動力の推進機関に関心を示している。宇宙機のエンジンとして比べれば、核分裂では核燃料の質量のおよそ千分の一、核融合ではおよそ百分の一がエネルギーに転換されるのに対し、反物質を燃料として使えばその大部分がエネルギーに転換される。例えば100kgの深宇宙探査機を50年間加速させるのに必要な反物質燃料は100μgで良い[8]。一方、化学燃料によって得るエネルギーはその質量のおよそ一億分の一相当にすぎず、1グラムの反物質の対消滅によるエネルギーは、スペースシャトルの外部燃料タンク23個分に相当する。

反物質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
 
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反物質（はんぶっしつ、英: antimatter）は、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子（陽電子）はプラスの電荷を持つ。中性子と反中性子は電荷を持たないが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されている。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E7%89%A9%E8%B3%AA

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%94%BE%E5%B0%84%E8%83%BD

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Melody Kramer for National Geographic News

【関連記事】

最終更新:8月29日(木)13時57分 

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関連記事

115番元素が確定、周期表に追加へ

ナショナルジオグラフィック 公式日本語サイト 8月29日(木)13時57分配信

元素周期表。 (Peridoic Table Courtesy of Tomacco/Getty Images)

　アクチニウムからジルコニウムまで、元素の名前をすべて覚えたら、いちど元素周期表に戻ってみよう。まもなくそこに、きわめて重い新元素が追加されるようだ。

　新元素にまだ正式な名前はなく、その原子番号115を表すラテン語とギリシャ語から暫定的に「ウンウンペンチウム」と呼ばれている。

　高校の化学を忘れてしまった人のために、簡単におさらいしよう。元素の原子番号は、その原子核の中にある陽子の個数を表す。

　自然界で最も重い元素はウランで、陽子の数は92個。しかし、それより重く、陽子数の多い元素を原子核融合によって作りだすことも可能だ。

　人工の115番元素は、ロシア、ドゥブナ合同原子核研究所のチームが10年ほど前に初めて生成した。そして先ごろ、スウェーデンのルンド大学のチームが、ドイツの重イオン研究所において、ロシアの実験を再現することに成功したと発表した。

　115番元素は、「国際純正・応用化学連合（IUPAC）」の委員会が正式な元素名を決定し次第、元素周期表の114番フレロビウムと116番リバモリウムの間に追加される。

　ナショナル ジオグラフィックでは、ユタ州ソルトレイクシティにあるウェストミンスター大学の化学教授ポール・フッカー（Paul Hooker）氏に取材し、周期表に加わる新元素について話を聞いた。

◆115番元素は10年前にロシアの研究所が生成していたようですが、今までその発見が広く知られていなかったのはなぜでしょう？

　新たな元素を発見したら、それを確認しなければなりません。2つの異なる研究所が確認して初めて、（IUPACが）周期表への追加を検討するのです。今回、第二の研究所が同じ実験を再現したことで、115番元素は正式な新元素とみなされるようになりました。

◆具体的に、ロシアやスウェーデンのチームはどのような実験を行ったのですか？

　現在の新元素の作り方は、ある元素のビームを別の元素に照射し、それらが衝突するとどうなるかを試すというものです。

　今回の実験で用いられたのはアメリシウムですが、これは不安定な放射性元素だというのがちょっとおもしろいですね。実験では、アメリシウム原子よりはるかに軽いカルシウム原子を、数週間あるいは数カ月にわたってアメリシウムに照射しました。ほとんどのカルシウム原子は跳ね返りましたが、ときどき衝突し、カルシウム原子は跳ね返らずにアメリシウム原子とくっつきました。このとき、より多くの陽子を原子核にもつ短命の原子ができますが、これを中心とするのが新元素115番です。

◆この原子は1秒ともたずに崩壊したそうですが、それほど短時間しか存在しないのに、それが新元素だとどうしてわかったのでしょうか？

　崩壊生成物の観測によってです。115番元素が、アルファ粒子の放出によって崩壊している明らかな兆候を観測するのです。このような兆候が十分に観測されれば、おそらく新たな元素を生成したといえるのです。

◆新しい元素は誰にでも作れるのですか？

　いいえ。カルシウム原子は空気中では照射できないので、大きな真空の部屋が必要になります。専用の装置もたくさん必要です。この種の実験を行える研究施設は多くありません。このような実験に関心をもつのは、「物質はどうやってまとまった状態を保っているのか」というような、大きな謎の解明に取り組む研究者だけです。

◆ごく短時間で崩壊し、しかも明らかに自然界に存在しない新元素を、わざわざ作りだす意味は？

　学生ともよくこの話をするのですが、「それがそこにあるから」というのが私の答えです。ごく短時間で崩壊してしまうのですから、不安定な新元素に何かの使い道があるわけではありません。しかしそこから、原子をまとまった状態に保つ力についての知見が得られ、ひいては宇宙がまとまった状態を保っている仕組みについて、より多くのことがわかるのです。

◆人工的に作りだせる元素の数には限界がありますか？

　元素の安定性は、原子核中の陽子の数が90を超えると限界を迎えます。したがって、今後さらなる元素が発見される可能性はありますが、陽子の数が1000個にまで達することは絶対にないでしょう。あまりに不安定すぎます。

Melody Kramer for National Geographic News

 
 
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素粒子

2013-08-02 22:51:06 | Weblog

素粒子

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
 
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曖昧さ回避 この項目では、物質を構成する最小の単位について記述しています。その他の用法については「素粒子 (曖昧さ回避)」をご覧ください。
標準模型に含まれる17の素粒子。

物理学において素粒子（そりゅうし, elementary particle）とは、物質を構成する最小の単位のことである。基本粒子とほぼ同義語である。

概要[編集]

標準理論による素粒子の相互作用の説明

素粒子は大きく二種類に分類され、物質を構成する粒子をフェルミ粒子、力を媒介する粒子をボース粒子と呼ぶ。物質を構成するフェルミ粒子は更に、クォークとレプトンに分類される。クォークやレプトンの大きさはわかっていないが、仮に有限の大きさがあるとしても陽子や、それより小さいスケールである「弱い相互作用」のスケールにおいても点とみなすことができることから標準模型では点粒子として扱われる。 素粒子間の相互作用を伝え運ぶゲージ粒子のうち、重力を媒介するとされる重力子は未発見である。

最小の単位であるということは、それより小さな存在がないということであり、したがって内部構造を持たず空間的な大きさを持たない、または空間・長さ自体が最小単位の大きさ（空間最小単位の候補の例としてはプランク長等）とされるのだが、超弦理論においては全ての素粒子は有限な大きさを持つひもの振動状態であるとされる。素粒子に内部構造が存在することが発見されれば、その内部構造を構成するもののほうが素粒子と呼ばれ、ボース粒子やフェルミ粒子は素粒子と呼ばれなくなる。

たくさんの粒子が、実は自然界にそのまま安定的に存在しているわけではないので、宇宙線の観測や加速器による生成反応により発見・研究された。素粒子の様々な性質を実験で調べ、それを理論的に体系化していくこと、及び理論的に予言される素粒子を実験で探索していくことが、素粒子物理学の研究目的である。

素粒子の分類[編集]

ボソン（ボース統計に従う粒子）[編集]

ゲージ粒子
素粒子間の相互作用（力）を伝え運ぶ粒子。それぞれの相互作用に応じて以下の種類がある。
ヒッグス粒子
素粒子に質量を与える。

フェルミオン（フェルミ統計に従う粒子）[編集]

フェルミオン
物質を構成する粒子。クォークとレプトンに大きく分けられる。更にそれぞれが二系列に分けられ、三世代ずつの計6種類が発見されている。傾向として、世代数が大きいほど質量が大きいとされている。

 

関連項目[編集]

http://blog.goo.ne.jp/kuranishimasako/e/0dd8a929a046d420488b006cfd1d9fdc

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最大の課題」／発汚染水、その深刻度　　2013.8.2

2013-08-02 22:18:24 | Weblog

最大の課題」／発汚染水、その深刻度

東京電力福島第1原発で、収束への「最大の課題」と4月に指摘された汚染水問題。3カ月後の7月、海に流出していることがわかり、原子力規制委員会委員長は「かなり深刻」と述べました。どのような現状なのか、改めて見てみましょう。

(Yahoo!みんなの政治)


[続きをみる]

)「最大の課題」原発汚染水、その深刻度

最終更新日：2013年8月2日

東京電力福島第1原発で、収束への「最大の課題」と4月に指摘された汚染水問題。3カ月後の7月、海に流出していることがわかり、原子力規制委員会委員長は「かなり深刻」と述べました。どのような現状なのか、改めて見てみましょう。

 

汚染水のいま

＜福島第１原発＞東電、汚染水の海洋流出認める…５月以降 - 毎日新聞（7月22日）
 

汚染水漏れ口を２年超放置　福島第一、対策発表の一方で - 朝日新聞デジタル（8月1日）

（もんじゅ君のエネルギーさんぽ）汚染水が海に流れてる - 朝日新聞デジタル（8月2日）
これまでの経緯は
 

汚染水海洋流出　公表遅れ、東電社長ら処分　判断ミス　機会４回逃す - 産経新聞（7月27日）

原子力規制委員会は「かなり深刻」

東京電力の第三者委員会も批判
東京電力の第三者委員会「原子力改革監視委員会」の委員長は「安全側に立った意思決定の姿勢に欠けている。国民に十分な情報を提供していない」「東電は自分たちのやっていることが分かっていないのではないか。計画がなく、全力を尽くして環境と人々を守ろうとしていないと映る」などと批判した。

福島第1原発、汚染水流出に専門家委員会から批判噴出 - AFP＝時事（7月29日）

現状の汚染水対策はどうか

海への流出が明らかになった今、汚染源や流出ルートの特定が急務だ。
海への流出ルートがトレンチだけなら、トレンチを水抜きし、コンクリートで埋める作業が必要だ。
しかし、トレンチだけが流出ルートとは限らない。産業技術総合研究所の丸井敦尚・地下水研究グループ長は、原発敷地の地下水の流れの全体像がつかめていないことを問題視する。

特集ワイド:続報真相　福島第１原発事故　汚染水、本当の深刻度 - 毎日新聞（7月26日）

対策を進める上で厳しいのは、トレンチが地下数メートルから三十メートル近い深さまで各所をめぐり、どんな状態なのか東電も把握できていない点だ。一部のトレンチでは水が動かないよう内部をセメントで埋めたが、ほとんどの場所は手つかず。

海汚染　再度拡大の恐れ　福島第一　複雑なトンネル構造 - 東京新聞（7月26日）

福島第１原発からの汚染水の海洋流出を受け、東京電力は護岸の地盤改良など流出防止策を急ぐが、対策の効果は不透明だ。加えて敷地内の汚染水は１日４００トンのペースで増え続け、抜本的な解決策もない。

【福島第１原発の現状】　汚染水対策は事実上破綻　 海洋流出防げるか不透明 - 47NEWS（7月29日）

今後どうすべき?

タンクにため続ける対策では限界があると指摘、放射性物質を除去して濃度を国の基準値以下にすることを前提に、海へ放出せざるを得ないという見解を示した。

汚染水「貯水に限界」　田中氏、基準以下の海放出へ見解 - 福島民友新聞（8月2日）

規制委の更田（ふけた）豊志委員は「今の対策では止められないという認識で対応すべきだ。地下水のくみ上げを始めるべきだ」と指摘した。

＜原子力規制委＞汚染水の海洋流出　東電に迅速対応求める - 毎日新聞（8月2日）

　福島第１原発の廃炉作業はもはや、極めて緊急性が高い「国家プロジェクト」と位置付け本気で取り組むべきだ。一企業で担い切れないのは明白であり、早めに手を打たないと取り返しがつかなくなる危険性がある。

原発汚染水の流出／東電任せはもはや危うい - 河北新報（7月24日）

１日約４００トンが建屋に流入する汚染水との闘いだ。緊急措置を取るのと同時に、場当たり的ではなく、先を見据えた長期的な対応が求められる。国際原子力機関（ＩＡＥＡ）など、世界の知見を得ながら早期に対策を講じてもらいたい。

海への汚染水流出/先を見据え着実に手を打て - 福島民友新聞（7月24日）


※これまでの連載【 シリーズ復興】はこちら

◆「最大の課題」「最大の壁」汚染水問題

 ・ 汚染水「最大の課題」　ＩＡＥＡ原発廃炉検証 -

福島民報(4月23日)

 ・ 特集ワイド:続報真相　福島第１原発事故　汚染水、本当の深刻度 -

毎日新聞(7月26日)

 ◇「深刻で切迫」だという

 ・ 福島第1原発、汚染水問題「深刻で、切迫している」＝田中規制委員長 -

時事通信(7月31日)

 ◇2日、対策を議論する部会が初会合

 ・ トリチウム数十兆ベクレル流出か -

ロイター(8月2日)

 ・ 質問なるほドリ:トリチウムってどんな物質？＝回答・奥山智己 -

毎日新聞(3月6日)

 ・ ＜原子力規制委＞作業部会で海洋流出の汚染水くみ上げを指示 -

規制委の更田豊志委員は「今の対策では止められないという認識で対応すべきだ。地下水のくみ上げを始めるべきだ」と指摘。

毎日新聞(8月2日)

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□一志報いるまでは。

□素粒子を操るレベルでないと原発など扱えない。しかし

□ＵＦＯに遭遇、2012.12.26pm4:15　坂城PA/上信越自動車道下り線

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