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https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2017- …
を見ますと、雷で反粒子が生まれ対消滅反応が起きているそうです。

人工的に作る日常的な放電でも対消滅反応は起きていますか?

また、上手に放電を利用し容易に対消滅反応が起こせるなら、例えば乾電池で放電現象を起こし、そこから対消滅反応を起こせば、周りにある質量をエネルギーに変換できますので、無尽蔵にエネルギーが取り出せることになりますがこれは原理的に可能なのでしょうか?

gooドクター

A 回答 (3件)

放電といってもガンマ線を出すには電子1個につきMeV程度のエネルギーが必要。

雷で発生したガンマ線のうち光核反応に寄与したものは10MeVを超えるガンマ線であるらしい。

そのガンマ線を確実にターゲットに当てたとしても最終的に得られるエネルギーは1MeVにすぎない。
効率の面からは投入されたエネルギーのうち対消滅で得られるエネルギーは10%にもならないと思われる。

どんなに効率よく陽電子を発生させても、発生させるために必要なエネルギーはその質量のエネルギーの数倍となる。
(例えば、#1での陽電子発生方式では電子も同時に生成されるため必要なエネルギーは少なくとも陽電子の質量の分の2倍、実際にははるかに多くのエネルギーが必要)
発電に使えるようなものではない。
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「対消滅」するためには、「陽電子」が存在しないといけません。



この世はアンバランスなので、通常の電子はたくさん存在しますが、陽電子はほとんど存在しません。陽電子を作り出すには、「加速器」や特別な核反応を起こす必要があり、いずれも大きなエネルギーが必要です。

雷の放電現象は、日常的に実験室規模や「電力系統」で発生する放電現象に比べて桁違いの大きさですから、陽電子を作り出すこともあるのでしょう。
それを「実験的に検出した」というのがリンク先の研究だと思います。

>上手に放電を利用し容易に対消滅反応が起こせるなら、例えば乾電池で放電現象を起こし、そこから対消滅反応を起こせば、周りにある質量をエネルギーに変換できますので、無尽蔵にエネルギーが取り出せることになりますがこれは原理的に可能なのでしょうか?

「取り出せるエネルギー」よりも大きなエネルギーを供給することが必要だと思います。

「雷の中で、陽電子発生と電子対消滅を検出できた」(何個ぐらい検出できたのかはわかりませんが、少なくとも「0ではない、起こっている」ことを検出できた)という論文なので、そこからどうして「無尽蔵にエネルギーが取り出せる」と考えられたのか理解できません。
(もし、それほど大量のガンマ線が雷から出ているとしたら、危険極まりないことになる)
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この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
>「取り出せるエネルギー」よりも大きなエネルギーを供給することが必要だと思います。
一般的な化学反応であれば熱力学第二法則よりその通りだと思います。しかし、これはそれの適用外となる反応ですので原理的には可能ではないかと思うわけです。
またNo1さんの回答にあるような方法でも陽電子が取り出せる。
より少ないエネルギーで陽電子を作ることができればいいと思ったのです。

また、お礼にも書いたのですが投入エネルギーの全ては最終的に熱になると思いますが、そこで陽電子が発生した場合、それが対消滅をすれば質量が減るはずです。そうすると、投入エネルギー(化学エネルギー)+質量減少分(E=mc^2)分は、すべてが熱になるとすればその分は温度が高くなると思うわけです。

全く違う方法ですが、核融合系の発電では投入した電気エネルギー以上のものを取り出そうと試行錯誤していますよね。

お礼日時:2021/02/25 14:40

空気は最良の絶縁体とよばれています。



そのためその空気をつたわる雷というのは、ウィキによると落雷時の電圧は200万~10億ボルト、電流は1千~20万、時に50万アンペアにも達するものすごいものです。

観測の詳細はわかりませんが、これだけ強力なエネルギーのエネルギーであっても粒子・反粒子の発生は多量ではなさそうですね。ですので日常的な放電ではまずできないでしょう。

なお、陽電子をつくるだけだったら、高エネルギーの電子ビームをタングステンなどの重い金属標的に照射し、物質中で成長する電磁シャワーを利用するほうがはるかに簡単につくれます。
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この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
対消滅と聞くと宇宙創生とかそういう話くらいしか縁がないと思っていましたが、反電子ってそんなに簡単に作れるのですね。知りませんでした!ありがとうございます。
ただ、これは化学反応ではありませんので、熱力学第二法則に矛盾することなく、効率的に反物質を作り、無尽蔵のエネルギーとしては利用できないのでしょかね?
例えば、閉じた箱の中に電池と電子ビーム装置を入れて、陽電子を作り対消滅させまくれば、箱全体としては、電池の化学反応以上のエネルギーが原理的には取り出せるような気がするのですが難しいのでしょうか?

お礼日時:2021/02/24 13:48

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