真空は.電子と反電子で構成されていると.なんかの本で読みました.
最新の物理学で.真空がどうなっているのかしりたいです

A 回答 (5件)

ご質問の内容は物理学科の3,4回生以上の話で


相対論的な量子力学になります。
難しいので概念だけを説明してみます。

iwatekanegon さんの仰るように現在の素粒子物理学では
真空は空っぽで何もないものとは考えていません。
ただ、電子と反電子(今では陽電子といいます。)
で構成されているのではなく、電子を含むあらゆる粒子(反粒子を除く)で満たされています。

しかし、これらの真空に充満している粒子は観測にかかりません。
例えば、今まで考えられていた真空を白くて広い地面だとします。
この上で粒子(黒色とします)が動いているというのが昔の真空の概念です。
今でも普通の人はそのようなイメージでしょうが、、、
これに対して、現在の物理学でのイメージは
白い地面に黒い粒子を一面に敷き詰めたといったようなものです。
一面黒なので黒い粒子があるかどうかは観測できません。

ここで、誰かが黒い粒子(例えば電子)を一つ手で取り上げたとします。
そうすると、手の中にはマイナス電荷の電子が1つあり、
黒い地面には白い穴があくことになります。
一面マイナス電荷の粒子で埋まっているところに開いた白い穴は
プラスの粒子(今は反電子)として観測されることになります。
この黒い粒子を手で取り上げることを対生成といいます。
真空から粒子と反粒子が同時に現われましたね。

逆に手に取った黒い粒子を地面に開いた穴に戻すことを
皆さんが書かれているように対消滅といいます。

歴史的には、1930年にディラックが上に挙げた例のような
充満した真空に開いた穴という考え方で理論的に陽電子を予言し、
1932年にアンダーソンが宇宙線の中に
電子と同じ質量で逆の電荷を持つ粒子を発見したことで実験的にも検証されました。
ちなみに、ディラックは反電子という言葉を用いていました。
この業績によりディラックは1933年に、アンダーソンは1936年にノーベル物理学賞を受賞しています。
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この回答へのお礼

皆さん色々な解答ありがとうございます。
真空とは、プラス・マイナスゼロの空間で、なにも観測できなく、なにもない空間である様に見えるし、そう考えてもおかしくない。
しかし、プラス・マイナスゼロが崩れると、プラスのものやマイナスのものが色々見えてくる。
素人考えで、そう思うことにいたしました。
よろしいでしょうか?
もっと分かりやすい考え方はありますか?

お礼日時:2001/10/23 10:07

>プラス・マイナスゼロが崩れると、プラスのものやマイナスのものが色々見えてくる。


真空が±0かどうかは少し表現しづらいですが、
仰るように私達が観測出来るのは、真空からのずれということですね。
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察するに,ディラックの空孔理論の話(を少し誤解されている?)


じゃないかと思います.

ディラックが電子の波動方程式を相対論的に拡張した結果,
いろいろなことがうまく説明できたのですが,
負のエネルギーの電子が出てきてしまいました
(いくらでも低いエネルギーが可能).
エネルギーは低い方が安定ですから,
電子は負のエネルギー状態に落ち込んじゃうことになって,どうも具合が悪い.
電子はフェルミ粒子と言われて,1つの状態に1電子しか存在できませんから
(1つの椅子に1人しか座れないようなもの),
既に椅子がふさがっていれば他の電子が落ち込んでしまうことはありません.
こういう意味で,我々が電子がない空間(真空)と言っているものは,
実は負のエネルギー電子で満たされた状態だというのです.
負のエネルギー状態は観測にかかりません.
で,γ線が来るなどして負の状態の電子が十分なエネルギーをもらうと
正のエネルギー状態になって観測にかかるようになります.
つまり,電子が生まれたように見える.
元の場所は電子が抜けたので孔が空いているようなことになります.
その孔が陽電子(反電子)として観測されます.
これを電子対生成と言っています.
ディラックははじめ陽子が「孔」だと思っていましたが,
すぐにそれではダメなことが示されました.

この話ははじめ「そんな馬鹿な」と思われたようですが,
アンダーソンが宇宙線から陽電子を検出して一挙に正しい理論だという評価を得ました.
このアンダーソンは湯川秀樹が予言した中間子の検出もやっています.

孔のところに正のエネルギーを持つ電子が落ち込むと,
電子-反電子対が消滅したように見え,その分のエネルギーが
γ線として放出されます(lucky111 さんが書かれている)
これが電子対消滅.

なお,運動量などの問題があるので,
γ線がいつでも電子対に変わるわけではありません.
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補足します。


>相互作用により消滅してしまうはずです。
正確には、消滅してガンマ線などの電磁波に変わります。
電磁波以外にも、素粒子が生成されます。
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真空とは、文字通り何にもない空間です。


電子があればそれは真空にはなりません。
我々の宇宙には反電子というものはほとんど観測されないので、
もちろん反電子で満たされているということもありません。
最新だろうとなかろうと、真空の定義は変わりません。

なお、仮に電子と反電子とが一緒の空間に存在するとそれらは直ちに
相互作用により消滅してしまうはずです。
共存するということは通常ありえません。
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身内に理論物理学者(大学で教えています)がいるので、聞いてみました。

・まず、京都大学の物理(理学部物理学科)でトップくらいでないと、その後、理論物理学者としてはやっていけないそうです。
・実験系なら、東大でもいいそうです。ものすごく優秀なら筑波でもなんとかなるかもしれない。早稲田はちょっと違うとか。
・周りがだらけてるとかで自分もダメになるようなら、完全に不向き。
・理論ならとにかく数学の能力が必要。教科書でわからない部分やあやふやな部分がちょっとでもあるようだとダメ。
・アメリカうんぬんは考えなくてもいい。高校の途中でアメリカの一流大学から飛び級のお誘いがあるくらいならともかく、海外へ行くのはポスドクあたりで充分。
・既に素粒子論やM理論は時代遅れの感じだそうです。今の時点で中学生だと、大学に入った頃にはもっと違うものが主流になっていると思います。

ということでした。

Qレポートの書き方

こんばんは。
冬休みの課題で、「美術館に行ってレポートを書く」というものが出ました。
ですが、あまりレポートを書いたことが無いので書き方がわかりません。
アイヌ文様の美というのに行こうと思っているんですが・・・
やはり写真もレポートには入れた方がいいでしょうか?
レポートの書き方に次いでわからなくて困っています。
美術が好きなので、良いレポートを書きたいと思っています。
どうか、書き方を教えてください。お願いいたします。

Aベストアンサー

美術大学に在籍しています。ご参考程度に、私の経験からアドバイスをさせて頂きます。


全体の構成としては
(1)表紙(主題タイトル)
(2)本文

主題について、どういうところが自分にとって魅力的なのか、
それにはどういう由来や歴史があるのか、何を意味するのか など
いくつかの項目に分けて考えると書きやすいと思います。

例えば…「印象派について モネの魅力」が主題だとすると
1.印象派とは
2.モネの生きた時代とその功績
3.代表作『睡蓮』の連作とその変化
(以下必要なだけ項目を設ける。最終的に、
ある程度自分の主観を入れた論述があったほうが「美術館に行って」という部分が活かされるので、良い と
私は思います。)

…など
主題の背景(アイヌの文化でしたら、アイヌ民族のことなど)から
徐々に幅を狭めていって、主題を浮彫りにしていくと読み手がすんなり入り易く、
印象に残るレポートができるのではないでしょうか。
又、写真は効果的に入れていったほうが良いと思います。
レポートの読み手はその内容について知らないわけですから
いわば教科書や新聞のようによりわかりやすく情報を伝えることを考えると…
あったほうが、親切なように感じます。

(3) まとめ
上にも記述しましたが、「美術館に行って」ということなので
美術館に対する感想、今回レポートを作ったことによって気付いたことや良かったことを書き、あとがきとします。
ある程度の長さがあったほうが説得力があると思います。
又、最後に
参考にした文献(本やWEBページ)について「参考文献」として記述しておきます。(箇条書きで大丈夫です)
本はタイトルとISBN、WEBはタイトルとURLを記述します。
版権的な問題のためもありますが、これだけ色々調べました というアピールにも繋がると思います。


私は以上のような手順で、レポートを書いています。
わりと高評価を頂くこともあるので…ある程度参考にして頂けると思います。

余談ですが
「美術館の入場券の半券を
表紙かはじめのほうに展示タイトル・日時・場所 の明記と共に貼って提出しなさい」という指定で
レポートを作ったことがありまして…
指定が無くてもそうすると、なんだかそれらしくなる気がしますので、
ちょっと使える手かもしれません。


レポート制作 頑張ってくださいませ!
微力ながらお力添えできていましたら幸いです。

美術大学に在籍しています。ご参考程度に、私の経験からアドバイスをさせて頂きます。


全体の構成としては
(1)表紙(主題タイトル)
(2)本文

主題について、どういうところが自分にとって魅力的なのか、
それにはどういう由来や歴史があるのか、何を意味するのか など
いくつかの項目に分けて考えると書きやすいと思います。

例えば…「印象派について モネの魅力」が主題だとすると
1.印象派とは
2.モネの生きた時代とその功績
3.代表作『睡蓮』の連作とその変化
(以下必要なだけ項目...続きを読む

Q単刀直入に言うと宇宙科学で必要な知識で物理学が有ります。しかし、物理学

単刀直入に言うと宇宙科学で必要な知識で物理学が有ります。しかし、物理学の中にも力学とか熱力学とか有りますよね。その、力学といっても色々とあるじゃないですか。その中で宇宙科学で使うと言うか必要法則を教えて欲しいのです。

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何が聞きたいのか良くは分からないが・・・、
例えば、天体の運動・形状・構造などを取り扱うものに天体力学とかがあるけど・・・。

Qレポートの書き方を教えて下さい。

今日、学校でレポートの宿題を出されたんですが、今までにレポートを書いた事がありません。なのでどんな事でもいいので簡単なレポートの書き方を教えて下さい。宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

とりあえず提出するレポートには表紙をつけましょう。
用紙は中身のものと同じものでかまいません。

表紙に「課題名」、「学年・組・出席番号」、「氏名」をかきます。

レポートの宿題、とありますがどのようなレポートなのか解らないので中身についてはアドバイスのしようがありません。

提出時には、レポート用紙がバラバラになってしまわないようにしっかりとホッチキスなり何なりでとめましょう。

Q私は中堅大学一年の物理学科に通っています。力学と物理学が全くできません

私は中堅大学一年の物理学科に通っています。力学と物理学が全くできません。
力学と物理学が理解できるオススメの参考書があれば教えて下さい。

また、力学や物理学は必死に勉強しても解ける感じがしません。勉強すれば物理学の問題は理解できますか?

Aベストアンサー

化学系では、こういうものができなくても、
量子化学(量子力学の化学への応用)
物理化学(熱力学、統計力学などの化学への応用)
が何とかなってしまうですが、
物理学科ということなので、基礎理論を
理解していないとまずいとおもいます。
理論物理の研究室に入るのかもしれないし、

手元にあった、力学の本でいいものが
あったので紹介いたします。

物理入門コース 力学 岩波書店

ちなみに、岩波の理工系の数学
入門コース 微分積分も優れた
本です。(高校数学が分かれば
理解できる)

力学で出てくる、ラグランジェ方程式とか
ハミルトン方程式は、何に使うのか理解
出来ていますか。

ラグランジェ方程式は、古典力学
(今勉強しているものです)
ハミルトン方程式は量子力学に
使います。

>勉強すれば物理学の問題は理解できますか?
ある程度高度な理論(高等数学など)は
天才でもない限り、普通の勉強では理解
出来ません。凡人には、理解できないので
単位認定がかえって甘いような気がします。

大学もそれは、分かっていると思うので、
単位を取るための勉強をしてください。
繰り返しますが、基礎理論だけでいいです。

化学系では、こういうものができなくても、
量子化学(量子力学の化学への応用)
物理化学(熱力学、統計力学などの化学への応用)
が何とかなってしまうですが、
物理学科ということなので、基礎理論を
理解していないとまずいとおもいます。
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手元にあった、力学の本でいいものが
あったので紹介いたします。

物理入門コース 力学 岩波書店

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