ついに光から物質ができちゃった?光子と人工原子から成る安定な分子状態を発見!量子技術分野の研究に応用可能

光子は力を媒介とするゲージ粒子


 光の粒子「光子」。光の実体を「粒」とする粒子説と「波」とする波動説の論争は、干渉実験などで波動説が優位に立ったが、1905年、A.アインシュタインは、光を受けた物質が電子を出す光電効果を、光を1粒、2粒と数える光量子の考え方で説明した。量子力学は「光は粒子であり、波である」とみる。1粒のエネルギーは、振動数ν(ニュー)の光でhν(hはプランク定数)。質量はゼロ。スピンは1。


 光子はまた、力を媒介する基本粒子(ゲージ粒子)としての性質がある。例えば物質に力を加えると物質内の電子が移動する。それが元に戻ろうとするときに光子を生じる。核分裂反応や核融合反応では、粒子と粒子がぶつかり合い、新しい元素が多量に生じる。この時、電子の位置が激しく遷移するので光子も多量に発生する。これが太陽エネルギーの源である。


 これまで、物質から光子を取り出すことはできたが、光子から物質を造ることには成功していなかった。今回、国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)は、日本電信電話株式会社(NTT)、カタール環境エネルギー研究所(QEERI)と共同で、超伝導人工原子とマイクロ波光子の相互作用の強さを系統的に変え分光実験を行った結果、人工原子に光子がまとわり付いた分子のような新しい最低エネルギー状態(基底状態)が存在することを発見した。



続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 マイナビニュース: 人工原子に光子がまとわりついた分子のような基底状態を発見

空間子理論から解った < 光子 >
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2016-11-07(Mon)
 

「反物質」が消えた謎に迫る手がかり発見か?ニュートリノと反ニュートリノ に「CP対称性の破れ」を確認

 反物質とは何だろう?


 反物質とは、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。


 反物質は、ダン・ブラウンの小説「天使と悪魔」で、ごく微量でも大規模な爆発を起こす爆弾の材料として登場する。反物質と物質が衝突すると対消滅を起こし、質量が大量のエネルギーとなって放出される。例えば、1gの質量は約 9×10000000000000(90兆)J(ジュール) のエネルギーに相当する。ただし 発生するニュートリノが一部のエネルギーを持ち去るため、実際に反物質の対消滅で発生するエネルギーは、これより少なくなるといわれる。


 反物質についての一番の謎は、宇宙が誕生したときの「ビッグバン」でできた「物質」と反対の性質をもつ「反物質」が、なぜ「反物質」の方だけ、ほとんど消えてしまったかがわからないということである。



続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/

参考 NHKnews: 「反物質」が消えた謎に迫る手がかりか?

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2016-08-24(Wed)
 

自然界の第5の力、発見か?「ダークフォトン」を探す実験で、異常な放射性崩壊を発見!

 4つの力とは何か?


 自然界にたくさんある力はすべて、4種類の力のいずれかに分類することができる。その4つの力とは「重力」「電磁力」「弱い力」「強い力」である。それぞれの力には、その力を媒介する(伝える)粒子があり、それをゲージ粒子という。


 4つの力を説明していくと、まず「重力」は、あらゆる粒子に働く力である。日頃、私たちも重力の影響を受けているが、この力は、他の3つの力に比べて非常に弱いものだ。ニュートンの発見した「万有引力の法則」は、この重力の法則である。重力のゲージ粒子は、重力子(グラビトン)とされるが、これは未知の素粒子である。


 次に「電磁力」は、電気をおびた粒子に対して働く力である。原子同士を結んで分子をつくったり、原子核と電子を結びつけて原子をつくったりする。 マクスウェルの電磁気学は、この力を理論化したものだ。電磁力のゲージ粒子は、光子(フォトン)である。



続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 

参考 GIZMODO:自然界の第5の力発見か

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2016-07-05(Tue)
 

世界初!氷の上を滑る理由解明!氷点下の氷表面水膜は水蒸気由来だった

 氷の上をスケートが滑れる理由


 氷上を優雅に滑るフィギュアスケート。日本人アスリートが世界で活躍している。中でも羽生結弦選手の活躍がめざましい。


 ところで、なぜスケートは氷の上を滑れるのだろうか?


 実は一見理屈は簡単そうに見えても、説明するのは難しい。科学の世界から氷を眺めてみよう。


 「なぜ氷の上で滑ってしまうのか」今までこの問題についても様々な説が考えられてきた。ここでは「圧力融解説」「摩擦熱説」「凝着説」という3つの有力な説を紹介しよう。


 まず1901年にイギリスのレイノルズが圧力融解説を発表した。圧力のために氷が融解し、解け水が軟滑剤の働きをするというもの。これには氷の「圧力によって融ける温度(融点)が下がる」性質が用いられている。この説は一見理にかなっているようだ。



続きはこちら → http://sciencejournal.livedoor.biz/ 


参考 サイエンスポータル: 氷点下の氷表面水膜の謎を解明

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2016-02-27(Sat)
 

「重力波」発見か?LIGOの公式発表に期待 「予言」から100年、直接観測へ

 「重力波検出」のうわさ、科学界に波紋広がる


 今年の初め、ネットに驚くべきニュースが流れた。その一つが「重力波が発見されたかもしれない」というものだ。


 重力波は重力を持つものが移動するときに生じる波、通常は重力が小さいのでその波も観測されない。しかし、ブラックホールなどの巨大な重力をもつ天体が移動するときには大きな波が発生し、時空のゆがみとして伝わってゆくはずである。


 今回、観測されたのはアメリカの重力波研究施設のLIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory/レーザー干渉計重力波観測所)。現段階では、LIGOの公式発表はまだだが、内部から噂が出て、ツイッターなどをにぎわせている。正式には論文の発表を待たねばならない。



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参考 The Liberty Web:重力波を発見か?科学は目に見えないものを見る努力で進展する

一般相対論の世界を探る―重力波と数値相対論 (UT Physics)
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重力とは何か アインシュタインから超弦理論へ、宇宙の謎に迫る (幻冬舎新書)
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2016-02-09(Tue)
 
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