反物質

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質問者：mutti-takuya
質問日時：2004/08/05 15:40
回答数：3件

暗闇の中で陽子一個と反陽子一個の対消滅反応を肉眼で確認する事はできるのでしょうか？。
物理は余り詳しくないので変な質問かもしれませんが、まさか失明するほど光がでるなんて事はないですよね？
でも反物質はパチンコ玉程度有れば地球が滅びる？と聞いたことがあるので陽子一個でもすごいのかな？と思って聞いて見ました。
自分では質量やエネルギーなどの計算が出来ないので宜しくお願いします。

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回答 (3件)

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No.3

回答者： imoriimori
回答日時：2004/08/06 23:57

一個くらいの対ではどうということはありません。

可視光はたぶん発生しない（つまり直接的には見ることはできない）と思います。
陽子－反陽子だとあまり馴染みがないですが、電子－陽電子の対消滅反応は多くの人が馴染みなのでこちらに話を持っていきます。質量は陽子－反陽子よりもずっと小さいのでそのぶんエネルギーも低いですが、本質はまあ似たようなものでしょう。
この場合511keVのガンマ線が発生します。直接的にはこれを見るしかありませんが、肉眼ではガンマ線を見ることはできません。
ガンマ線を受け止めて可視光にする物質（シンチレータといいます）をそこに置けば、シンチレータが光ったのを見ることができます。ただし微々たる光で、暗闇の中で注視する必要があります。失明するなんてことはありません。容易に実現できないくらい極端な頻度で対消滅反応を起こしている状態では危険もあるでしょうけど、そんな状況はちょっと想像できません。
ＰＥＴ（ポジトロン断層撮影装置）って聞いたことありますか？大きな病院では普及しつつあります。人間の体の中で対消滅反応を起こしているのを見る診断装置なのです。対消滅といっても全然びびる必要は無い、と感じませんか？

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No.2

回答者： bttf2003
回答日時：2004/08/05 21:00

＞陽子一個と反陽子一個の対消滅反応を肉眼で確認する事はできるのでしょうか？

陽子は、クォーク３個からなる複合粒子です。
従って、陽子－反陽子反応は、複雑で多数の奇妙な粒子を発生し、全ての粒子を捕らえるのは困難です。

電子－陽電子反応なら、光子が２～３個発生するだけですので、スーパーカミオカンデで有名になった超高感度の光電子増倍管を使えば、肉眼で確認できるでしょう。

なお、陽子一個と反陽子一個が対消滅しても、理論上は約２ＧｅＶ、実際は約７ＧｅＶ（かなり、高速度で正面衝突させますので、余分なエネルギーが必要です）のエネルギーが衝突地点の周りに飛び散るだけです。
（１ＧｅＶは、１ギガ電子ボルトというエネルギーの単位のことで、１^9ｅＶとも表され、１．６Ｘ１０^(-10)Ｊすなわち１．６のマイナス１０乗ジュールを意味します）
だから、１個の対消滅反応は全然平気ですが、実際の実験では、１０^15個以上の反応がほぼ同時に起きますし、衝突型の加速器では、大電力（数値を書いた文献が、見つからないので正確なことはいえませんが、小さな発電所一個分くらいの電力が必要です）を消費しますので、衝突のそばには、危険で近寄れません。