反物質

登録日:2011/06/07(火) 22:13:34
更新日:2018/06/05 Tue 17:24:57
所要時間:約 5 分で読めます




反物質とは

そもそも物質は原子からなり、原子の構造は陽子と中性子で出来た原子核の周りを電子が回っているイメージが一般的である

物質を構成しているもの

クオーク・電子・光子・ニュートリノなどの素粒子




対して反物質の場合は、反対の電荷を持った反核子からなる原子核と陽電子から構成される原子によって組み立てられる

反物質を構成するもの

反クオーク・陽電子・反ニュートリノなどの反粒子


何故宇宙に反物質が非常に少ないのかについては
この謎は宇宙の成り立ちにも深く関わっている



※反粒子とは?

素粒子と同じ質量・スピン・寿命と反対の電荷を持つ、言わば素粒子の鏡の性質を持ってる粒子
だが最近は
「実は反粒子の方が短命なんじゃね?」
って話になり、宇宙に反物質が少ないのはその為ではないか?という解釈になりつつある


二次元では反物質砲として大人気だが、作品によっては燃料になったりする
っていうか、むしろ燃料の方が向いてる

最近はCERN・日本で作りまくっている



対消滅

物質反物質が触れると、光子を出しながら爆発して対消滅を起こし、両方とも消滅する

対消滅ということは、物質反物質が消滅する訳だが……
そう、消滅

さて、ここで特殊相対性理論の出番!


E=mc^2
エネルギー(J)
=質量(g)×光速の2乗(ms^-1)


消滅ということは、mにはそのままの質量が入る

しかも物質反物質なので二倍とオトク
(実際はニュートリノにエネルギーをほんの僅かもってかれる)


例えば広島の原爆が
m=0.7
と言われているので
例えば1kg分対消滅を地球上で起こすと……!?




だが、ここで疑問!
本当に1kgも対消滅を起こせるのか?

さてさて、広島の原爆の場合だと実際核分裂が可能なウランの質量は50kgあったと言われている
ではなぜ、50kg0.7g、パーセンテージで言えばたったの0.0014%しか核分裂できなかったのか!?
それは、最初の核分裂の放出エネルギーの爆風でウランがすっ飛んだからである

勿論、同じことが反物質にも言え、反物質爆弾を爆発させたら恐らく最初の対消滅で大多数は離散することが予想される






例えば反物質を反水素原子と反水素原子を組み合わせて、反水素分子にでもしてみると、

対消滅

ピカッ

爆発

反水素分子が飛散

空気中の水素分子と対消滅

(ry

となり、恐らくウランやプルトニウムと違い最終的に全ての質量をエネルギーに転嫁する事が可能かと思われる

素晴らしい

そしてなにより放射性物質を吐かないので環境にも優しい


だが、反物質を作るには対消滅時の放出エネルギーより多くのエネルギーが必要になるので(理由:水を氷にして水にすると……?)、天然に存在するウランと違い採算性が悪いことは否めない
正直、反物質作るのに使うエネルギーをそのまま他のことに使う方が早いし無駄も少ない

が、ポケットに1μgほど持ってればそこら辺一帯を確実に更地に出来るくらい省スペース性能を持つので、宇宙船の燃料にしたりと平和利用に期待されている
特にNASAが反物質研究に熱心なようである




問題は閉じ込め方

地球を含め、宇宙には真空空間(何の物質も存在しない空間)が存在しない

あるとしたら絶対零度エントロピー0のステキ空間
なので反物質を輸送するには細心の注意を払わなくてはいけない

ポケットで
\パカッ/
と開いたら最後、
/ピカッ\
と、さようなら〜


詳しい閉じ込め方は理研のホームページを参照



【作り方】

ここでは、日本方式よりメジャーなヨーロッパ方式をご紹介!

ではまずは一番簡単な反水素原子を作ってみましょう!

作り方はとても簡単だよ!
みんなもぜひ作ってみよう!

1.まず電子・陽子衝突型円形加速器を用意しましょう!
 なるべく大きい方がいいですよ〜!

2.電子と陽子を加速しながらぶつけます!

3.衝撃で生まれた、そこら辺に浮かんでる反陽子・陽電子をくっつけましょう!

4.最後に不純物を取り除きましょう!

5.出来上がり!

ね?簡単でしょ?


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●理論的に説明すると…

相対性理論により対消滅が起こると莫大なエネルギーが得られるのは上記の通り
そして、相対性理論の
E=mc^2
は等式
これを変形して
m=E/c^2
つまり、莫大なエネルギー(E)があれば物質と反物質が生まれることが分かる
なお、反物質の量はm/2



【SFでの利用例】

  • 燃料
  • 機雷
  • 空手式連撃の締め




とまぁ訳分からんこと列挙したが、
結論を言うとSF兵器の中ではかなり実用化が難しい兵器

が、星間宇宙船ができる頃には是非とも実用化され、異星人共をこてんぱんにしてもらいたい。



尚、荷電粒子砲と結構密接な関係がある。






















以下ネタバレ















「反物質」の存在確率は1000万分の1




。すましい願お正修・記追

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