空気中で発生する衝撃波について

空気中を音速を超える物体が通過した時、その周りに衝撃波が発生しますが、その物体が一粒子である時も同様に衝撃波は生じるのでしょか。

例えば放射線源からα線は音速を遥かに超える速度で飛び出してきます。その周りに衝撃波は生じているのでしょうか？

マクロな物体と違って衝撃波が生じないとした場合、何故なのかも教えていただきたいです。

質問者からの補足コメント

• α線であってもその運動量に相当する衝撃波は発生するということでしょうか

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2019/04/02 19:59

• α線は線源を出て５センチ程度で止まります。
  なので５センチ直進する間に道中の空気の分子を押しのけて(散乱させて？)いるはずです。
  
  しかしそれを、超音速の飛行機が空気を押しのけているのと同じように語っていいのかがわからないのです。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2019/04/02 22:07

No.5 回答者： fxq11011 回答日時： 2019/04/03 11:22

空気はなぜ圧縮できる？。

分子同士の間に空間があるから？。
アルファー粒子がその空間をすり抜けられないの？。
アルファー粒子と空気の分子（窒素分子、酸素分子）とどちらが質量が大きい。
媒体を構成するものの分子一個を動かすだけでそれも個々の分子が密着していない状況で、全体が動く振動が発生するのか？。

No.4 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2019/04/03 11:15

衝撃波や空気の「波」は、空気を構成する分子の運動によるマクロ的な「粗密の伝搬」です。

従って「波」の形になるにはそれだけの大量な数の「分子」が存在することが必要です。「気体分子運動論」のような、一種の「統計力学的現象」「マクロ系の現象」です。
（「アボガドロ定数：6 * 10^23」が関連する世界です）

アルファ線が個別の原子・分子と衝突する現象は、個々の「原子・分子」の運動として記述できますから、統計力学的な「波」という扱いとは異なるでしょう。いわゆる「ミクロ系の現象」「質点の力学」で扱える現象です。

単独のアルファ粒子の運動を扱うなら後者（ミクロ系）、「放射線」としてある程度の強度のアルファ線を出している線源を取り扱うなら前者（マクロ系）という感じでしょうか。
ただし、単独のアルファ粒子であっても、多数回の衝突や相互作用を繰り返す（つまり「平均行程」上の累積の反応断面積がそれなりに大きい）のであれば、ミクロ系での取り扱いは難しいかもしれません。ニュートン力学で「二体問題」までは簡単に取り扱えても、「三体」以上の「多体問題」が「お手上げ」になってしまうように、そういった「中間的な問題」は結構取り扱いが面倒です。なので「解析的」にではなく、「パチンコ玉式統計」とも呼ばれる「モンテカルロ・シミュレーション」などで「近似的な数値解」を求めることも多いようです。

質問者さんが取り扱いたいと考えている現象が、どちらに近くて、どちらで取り扱うのが「便利」で「より現象に近い近似」なのかによって、どのように扱えばよいのかが決まるのではないでしょうか。
「α線は線源を出て５センチ程度で止まる」という現象は、上に書いた「中間的な問題」に近く、ミクロ系、マクロ系どちらでも正確な記述が難しいかもしれません。

No.3 回答者： Wahahahaha- 回答日時： 2019/04/03 07:21

真っすぐ飛んでるってことは、衝突してないから、衝撃波は生じてないのでは?

あるいは、霧箱で見えるから、衝撃波が生じてる?

わからないので調べたら、

「　電気を持った粒が光速に近い速さで飛ぶと，電気力線（磁石の磁力線のようなもの）の前方が圧縮され電界（電気の力のある空間）が強まります。それは空気中の原子を通過するとき「電気の衝撃波」となって，原子の中の電子を揺さぶり，飛び出させてしまいます。そうなると空気の原子はプラスとマイナスの電気のバランスが崩れて，電気を帯びた原子になります。それがイオンです。　」

とのことです。

https://umihoshi.com/index.php?%E9%9C%A7%E7%AE%B …

No.2 回答者： 銀鱗 回答日時： 2019/04/02 20:31

α線が空気中で空気を押しのけながら移動するなら衝撃波が生じますよ。

…という事で、あとは自身で判断できるのではないかな。

No.1 回答者： head1192 回答日時： 2019/04/02 19:51

衝撃波は発生元の運動量に応じて発生します。

つまり、速いほど、重いほど、衝撃波は強くなるということです。