よろしくお願いいたします。
医学部生なのですが、生物選択生のため放射線の授業で苦労しています。

α崩壊のα線はヘリウム核が出てきて、β崩壊のβ線は電子が出てきて
というものは粒子が出てくるのでイメージしやすいのですが
粒子が出たあとに出てくるγ線、x線が光子という事ですが、この光子とはなんでしょうか。

粒子が出てくるわけではないのでエネルギーの塊ですか?

ただ、可視光線も光子というふうに聞いた事があります。

このような感じで混乱をしています。

授業担当講師への質問ではエネルギー塊という認識でよいという事でした。

高校の物理未履修者でもわかる内容で、光子についていろいろ御教授いただけたら幸いです。

よろしくお願いいたします。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

核 医学」に関するQ&A: 核医学検査について

A 回答 (7件)

ラジオの電波から赤外線、可視光、X線、γ線は、呼び方は違いますが全て電磁波です。

それぞれが違うのは電磁波の波長だけです。ラジオの電波などは波長が長く、X線などは波長が短いです。つまり、γ線といえども、ようは電磁波であるということです。
さて、身の回りにありふれている電磁波ですが、実はとても不思議な性質を持っています。電磁波が波であることはご存じのとおりですが、物理学が発展していくにつれて、電磁波が電子などと同じように粒であると考えないと説明できない現象が次々と発見されてきました(具体例は割愛させていただきます)。電磁波は私たちが一般的にイメージする波としての性質と、粒としての性質の両方を持つ「何か」であるということが分かったのです。それに加えて、電磁波の波長が短くなるにつれて粒としての性質が大きく現れ、波長が長くなるにつれて波としての性質が大きく現れることも分かりました。これらを光の二面性と言ったりしますが、この二面性は人間の頭の中でイメージするのは難しく、光にはそういう不思議な性質があると無理矢理頭に押し込むしかないという感じです。光子というのは、この光の粒子性を強調して光を表現したい場合に使う言葉です。なお、光の波長の違いは光子のエネルギーの違いとして反映されます(波長が長いほうが光子のエネルギーは小さいです)。
X線やγ線を扱う場合は、前にも述べたとおり粒子としての性質が際立ってきますから、光を粒であると考えた方が扱いやすく、X線やγ線の正体は「光子」であるということが多いです。X線やγ線はエネルギーが高いために、照射することでさまざまな化学反応や物理反応を起こしやすく、医療にも使われるというわけです。
光子のイメージとしては光のエネルギーの塊という感じでいいと思います。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうごさいます。
お陰さまでほとんどの部分を大きく把握する事ができました。

可視光線もγ線、x線も光子であり、γ線、x線は粒子性がより高まるということですね。

α線、β線などの粒子線とも似たイメージが出てきてだいぶわかりますくなりました。

残りはもう一度質問し直そうとも思いますが
可視光線が非電離放射線で、γ線、x線が電離放射線という部分がわかりません。

光子が電離するのでしょうか?
電離はイオン化する事というのが私の理解なのですが

お礼日時:2011/04/07 08:29

No.2への補足です。


>可視光線が非電離放射線で、γ線、x線が電離放射線という部分がわかりません。

可視光線が非電離放射線で、γ線、x線が電離放射線であるというのは、可視光よりもγ線やX線の方がエネルギーが高いということに関係しています。すなわち、可視光程度の光子のエネルギーでは分子を電離させることはできませんが、γ線やx線程度の光子は分子を電離させるのに十分なエネルギーを持っているために分子に作用すると電離作用を引き起こすと言うことです。

>光子が電離するのでしょうか?
電離はイオン化する事というのが私の理解なのですが

そのような理解で正しいと思います。イメージとしては、光子と分子が作用すると光子が持っていたエネルギー分を使って分子が電離されるという感じです。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

たびたびのご回答本当にありがとうございました。
電離の部分は完全にわかりました。
危うく丸暗記をしてしまうところでしたので本当に
助かりました。

お礼日時:2011/04/09 00:43

光子はエネルギーの塊というイメージで正解です。


光子は本来波です。それが5個くらいの塊の波なのです。塊の波が粒子(粒子性を持ちます)です。
だから光子は波でもあり粒子なのです。

というイメージでいいと思います。

参考になれば、幸いです。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
なんだか禅問答のようでもありますが
イメージがわきました。
物理は難しいですが、これを理解している物理屋さんが
とてもうらやましいです。

お礼日時:2011/04/09 00:40

光子を粒子とか波とか通常の物質の現象として見ようとすることに無理があります。


光子は通常の物理現象と違って時間も距離もありません。
ただ、電磁場を持った物体と干渉した時に粒子としての性質として現れたり波として現われたりします。
通常の物体の空間を超越した電磁場に起きる瞬間的なエネルギー現象と考えてください。
時間が計測できるのは距離と時間の関係で起きる空間の性質(相対性理論)です。
常識を超えた電磁エネルギーの塊が空間を越えて届くものと思い込みましょう。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
やはり物理はすごいなぁって改めて思います。
すべての理解は難しそうですが、放射線を扱うものとして
イメージとして正しいものを身につけていきます

お礼日時:2011/04/09 00:38

「光」が波としての性質と粒子としての性質の両方を持っている、珍妙なものであるということはなんとなく耳にされていると思います。



たとえば、スリットを二つ少し離して設けて光を当てると、スリットの反対側ではあたかも波であるかのように干渉模様が現れます。もし、光が普通の粒子であるならば、スリットをすり抜けた反対側にばらばらに届くだけで干渉なんて起きるはずがありません。
一方、金属などに光を当てると電子が飛び出してくる「光電効果」というものがありますが、このとき、光の強さを変えても出てくる電子1個あたりのエネルギーは変化しません(数が増減するだけ)。もし、光が波ならば、電子にあたった波のエネルギーを受けて飛び出すので、その分電子1個のエネルギーも増減するはずなのに、そうはならない。
一方、光の周波数(まぁ、可視光線なら色ですね)を変えると、今度は電子1個あたりのエネルギーが変わってきます。

つまり、
1)光はその周波数(振動数)に応じたエネルギーを持つ(”プランク定数”で検索してください)粒粒である
2)光の強弱というのは粒の数が変化することだ
という風に考えるとうまく説明がつくわけですね。
実はこんな風に粒粒が持つエネルギーが周波数依存であるために、「夜空に星が見える」のだっていう話があります。もし、単なる波だったら星から届いた光は弱すぎて網膜にあたっても神経を刺激できないので、夜空は真っ暗っていうことですね。

ってことで、光というのは光子という質量も無ければ電荷も無く、寿命も無い、エネルギーの塊のような得体の知れない粒が波のようになって伝播している・・つまり光と粒子の両方の性質を持ち合わせているのだという考え方に至るわけです。
「何も無いのに粒」っていうのではまるで「透明人間」のような感じで気持ち悪いですけど、今のところ、そういうものだと考えるといろいろな現象がうまく説明できるので、「たぶん、そういうことなのだろう」ということですね。

で、更にこれよりも前にマックスウェルさんの研究によって、光は電磁波とも同じものであるということがわかっています。可視光線もγ線もX線も、ラジオやテレビ放送、携帯電話の電波も皆電磁波なんですね。これが「波」の性質の面ですね。
「光が波でありながら粒子でもある」ということなのですから、ラジオやテレビにしても携帯電話の電波にしても当然「光子」としての性質もあるわけです。ただ、この程度の周波数だと、光子のエネルギーがとても小さくて、波としての性質のほうが顕著に現れるので、実務上では単に「電磁波という波である」として扱い、「粒」としての性質に配慮することはほとんどないというわけですね。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました
どうしても光子というと可視光線のイメージが漢字から強いですが
電磁波は全部が光子といっても良いということですね。

お礼日時:2011/04/09 00:35

No.1です。

ボクは理科系出身者ですが、量子力学は教養課程レベルの知識しかありません。なので間違っている可能性があることを承知で補足します。

光子がエネルギーの塊という考え方は正直言って分かりません。光を波と捉えても波にはエネルギーがありますから光子とは直接関係ないと思います。

光の粒子性を説明しやすい現象として、光の運動量があげられます。光に運動量があるがゆえに、物質に衝突すると輻射圧という圧力を発生させます。物質に光がぶつかるとその衝撃で物質が揺らぎ振動するのです。お日様の光にあたると、太陽から遠く離れているにも関わらずポカポカするのはこの光の輻射圧によってわれわれの体を構成する分子の内部エネルギー(=熱)が増加するもの、と説明されます。

また空間をまっすぐ進んだり重力の影響を受けて経路が湾曲したりするあたりも光の粒子性と言われるゆえんです。ブラックホールという言葉を聞いたことがあるかもしれませんね。これは光子が重力で湾曲した空間に閉じ込められて出てこれなくなる物理現象です。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
光が粒子だと捉える一例はとても参考になりました

お礼日時:2011/04/09 00:29

光子とは光のことです。


光は電磁波です。電磁波は磁界と電界が相互に振動しあいながら空間を伝わっていく現象です。

実は光にはいろいろな物理的性質があって、電磁波という波としてとらえた方が説明しやすい性質(光の波動性)と、粒子としてとらえた方が説明しやすい場合(光の粒子性)があります。

そして光の粒子性を説明する場合に出てくる概念が光子という概念で、光を一種の粒子としてみなす考え方ということです。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
可視光線の光子と電離放射線として扱われる光子はのっているエネルギー量が違うという感じでしょうか?

お礼日時:2011/04/07 08:14

このQ&Aに関連する人気のQ&A

核 医学」に関するQ&A: 下壁梗塞について

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qエックス線光子とは

「エックス線光子」という言葉が出てきたのですが、これはいったい何ですか?エックス線と光は別のものだと思うのですが・・・説明にも「電磁波は波長の長い方から電波・光・X線・ガンマ線などと呼ばれる。」と書いてあり、光とX線を分けて書いてあります。
分かる方いたら教えてください!!

Aベストアンサー

>エックス線光子と呼ぶ時は、エックス線を粒子としてみているということでしょうか?

その通りです。エックス線はもともと放射線の一種としての名称だと思います。可視光より波長が短く,エネルギー・運動量をかたまりとして担う粒子性が顕著です。したがって,その粒子性に着目するとき光子と呼ぶわけですね。

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Qモダリティーについて教えてください!!

こんにちわ、ユウといいます。
実は仕事が医療関係なのですが、入って日が浅いためよくわからないことが多いのですが、中でもモダリティといわれる機器がよくわかりません。
MRIやCTは分かるのですが、CRってなんですか?
一般撮影とレントゲンって同じものですか?
なんかいまいちよくわからないので教えてもらえると助かります。

Aベストアンサー

モダリティというのは機械の名前ではありません。放射線科では、各検査機器(CTやエコーなど)の大まかな分類といった意味合いで使います。例としては、「肝臓癌のスクリーニングにはどのモダリティが適しているか?」とか「各モダリティを有機的に結合する」などです。
CRはコンピューテッド ラジオグラフィーの略で、X線フィルムの代わりにX線の吸収差を一旦デジタル化し、モニターやフィルムに表示する方法です。
一般撮影とレントゲンはほとんど同じですが、レントゲン(今はあまり言いませんが、、)の方が広い意味で使われるかと思います。レントゲンは胃や腸、腎臓などの造影検査も含み、一般撮影は胸部、腹部、手足などの非造影検査に限定して使う事が多いと思います。

Qエクセルで片対数グラフを作る

エクセルで片対数グラフを作る方法を詳しく教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

グラフの数値軸のところで右クリックして
軸の書式設定(O)→目盛(タブ名)

対数目盛を表示する(L)
にチェックを入れてください。

Q測定したデータの誤差を計算する方法

集めたデータのばらつきを求めるときに使う計算法として、標準偏差がありますが、「誤差=平均値±標準偏差」と考えていいのでしょうか?
ほかに標準誤差というのがあるようなのですが、説明を読んでも何を意味している誤差なのか理解できません。
ちなみに、データは以下の通りです。

データ数:60
最高値:39.00
最低値:11.00
平均値:22.56
標準偏差:5.261
標準誤差:0.679(5.261/√60)
標準偏差を誤差と考えると22.56±5.261で、総データの70.0%が含まれます。
標準誤差を誤差と考えると22.56±0.679で、総データの10.0%が含まれます。

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ここで言う標準誤差は,平均値の確度を表す指標です.
(私自身は標準誤差という名称は初めてですが...)
なので母集団の平均の推定値は算出した平均値±α*標準誤差
(αは推定値の信頼度によって変化します.詳しくは
統計の教科書のt-分布のあたりをご覧下さい)

あと質問者さんは誤差を求めたいようですが,誤差の定義は
誤差=測定値-真値
であり,一般に真値は分からないので誤差は分からないことになります.
また何の誤差をお知りになりたいのかも不明です.上のデータが何をあらわしてるのかは不明ですが,
同一のものを60回測定した結果であれば,母集団の平均の推定値がほぼ真値を表しますので,誤差は,ほぼ標準偏差と考えることができるように思います.
一方60個の別のものを測定したとすれば,母集団の平均の推定値は母集団の平均値であり,標準偏差は60個のものの分布を表していることとなり,誤差という話はあまり出てきません.(無理に言えば,製造の誤差と言えなくもありませんが)

Qコンプトン散乱は弾性散乱?

コンプトン散乱について調べていると、弾性散乱と記載されていたり、非弾性散乱と記載されていたりして混乱してしまいました。どなたかわかる方がおられればご教授下さい。

自分なりに考えた結果、電子の結合エネルギーが無視できるほど小さい場合は弾性散乱、そうでない場合は非弾性散乱になり、弾性の場合も非弾性の場合もあるのかなと思っていますが、これで合っているのでしょうか?

Aベストアンサー

コンプトン散乱の場合、入射するX線と散乱されたX線を比較すると波長が変化していますのでX線に注目する場合には非弾性散乱としています。
同じX線の散乱でも、トムソン散乱のように波長が変わらない散乱は弾性散乱と呼ばれます。

電子が束縛されているエネルギーが小さい場合でも、はじき出される電子が持つエネルギーが大きいとX線の波長は大きく変わりますのでこの場合は非弾性散乱として取り扱わないといけません。


別の見方をすると、通常の物と物との衝突において、弾性衝突とは運動エネルギーの和が保存されますが、非弾性衝突では運動エネルギーの和が保存されません。(物質の変形や熱の形に運動エネルギーが変換されるため)
このロジックで行けば、コンプトン散乱はエネルギーが保存されているため"弾性"衝突とみなせます。そういう意味で弾性・非弾性を使い分けている場合もあります。

Qレイリー散乱とトムソン散乱などの違い

レイリー散乱とトムソン散乱などの違い

こんにちは!
機器分析を勉強しているのですが、
レイリー散乱とトムソン散乱などの違いが分かりません。
簡単な認識としては

入射光と励起光の波長が等しいものがトムソン散乱で
入射光と励起光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱
入射光と反射光(回折光)の波長が等しいものがレイリー散乱、
入射光と反射光の波長が違うものがコンプトン散乱という認識でいいでしょうか?

それと、コンプトン散乱は運動量が一定という解説がされていましたが、
入射光と反射光との波長が違っているという、これはどういうことでしょうか?

簡単でいいので説明してください。

Aベストアンサー

入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。
入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。

トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。
(アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。

トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分に短いときに起こる弾性散乱のことをトムソン散乱と呼ぶ」というくらいの認識でいいんじゃないかと私は思います。

原子や分子やイオンでは、電子遷移を起こす波長というのは紫外線や可視光線の波長ですから、
可視光線を試料に照射したときに起こるのがレイリー散乱と(アンチ)ラマンストークス散乱で、
X線を試料に照射したときに起こるのがトムソン散乱とコンプトン散乱である、
と考えていいです。


> という認識でいいでしょうか?

試料に照射する光のことを、励起光または入射光と呼びます。つまり励起光と入射光は同じものです。

X線回折実験では、散乱光(散乱X線)が互いに干渉することにより回折光(回折X線)ができます。回折光(回折X線)のことを反射光(反射X線)ということもあります。トムソン散乱は干渉性散乱なので回折が起こりますけど、コンプトン散乱は非干渉性散乱なので回折が起こりません。ですので、コンプトン散乱により出てきた光のことを反射光(反射X線)と呼ぶのは、間違いとまではいいませんけど、避けたほうが無難でしょう。トムソン散乱により出てきた光を反射光(反射X線)または回折光(回折X線)と呼ぶことは、まったく問題ありません。

これらをふまえると、

入射光と散乱光の波長が等しいものがレイリー散乱、
入射光と散乱光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱、
入射X線と散乱X線の波長が等しいものがトムソン散乱、
入射X線と散乱X線の波長が違うものがコンプトン散乱。

ということになります。


> コンプトン散乱は運動量が一定

運動量が一定、ではなく、運動量の和が一定です(運動量はベクトルなのでベクトル和が一定)。

 入射光の運動量+試料中のある一個の電子の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量

左辺の第二項(試料中のある一個の電子の運動量)は、他の三項に比べると無視できるほど小さいので、

 入射光の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量

になります。

参考URL:http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld/Part3/P37/Compton_effect.htm

入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。
入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。

トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。
(アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。

トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分...続きを読む

Q重水素ってなんですか(>_<)?

重水素ってなんですか(>_<)?
水素とどう違うんですか><?

水素っていうのは
中性子がないのが普通なんですか><?

すごい困ってます(;_;)
お願いしますm(__)m

Aベストアンサー

まず重水素ですが 水素の同位体です

中性子ってのは原子核を構成している物質です 原子核はすべて中性子と陽子で構成されてます
っが 唯一水素だけは中性子を持ちません。
水素原子の原子核は陽子1つで構成されています。
原子核に中性子をもたないのはすべての元素の中で水素だけです。
でも重水素は違います 重水素の原子核は陽子1 中性子1から構成されます。
一番大きな違いは中性子をもつか持たないかなんですが
質量も重水素は水素の2倍近くあります。

Q弾性散乱=干渉性散乱?

弾性散乱と干渉性散乱は同じことでしょうか?

どちらもエネルギーの授受がなく、方向のみが変化する現象と理解していたのですが。。。
とある教科書で両者を使い分けているような表記があったため混乱しています。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

そう単純には言えません。
光りの散乱で有名なラーマン散乱は一般的に非弾性で干渉性、
ミー散乱は弾性で干渉性と言われています。

ドイツのWikiに簡潔にまとめられていたので訳して紹介します。

Wiki衝突Stoss
http://de.wikipedia.org/wiki/Elastischer_Sto%C3%9F#Elastischer_Sto.C3.9F
(動画が見られます)

弾性衝突
2つの物体が、エネルギを例えば熱や変形エネルギの様な内部エネルギに
転換することなく衝突すること。エネルギ保存則によれば、衝突前の運動エネルギ
(力学的エネルギ)の和は衝突後の力学的エネルギ(運動エネルギ)の和に等しい。
同じ事は運動量のベクトル和に対いても運動量保存則として成りたつ。

散乱
素粒子物理学、原子物理学、核物理学、または光子が関与している場合は散乱と呼ばれる。
ここでも同じように、非弾性散乱(非弾性衝突)は力学的エネルギがそのものとして
保存されるのでは無く、部分的に例えば励起エネルギとして使われるか、または結合の
切断に使われる。
ある一つの光子が非弾性散乱に関与する場合は一般的にはその波長が変化する。


Wiki散乱Streuung
http://de.wikipedia.org/wiki/Streuung_(Physik)

弾性散乱と非弾性散乱は区別される。弾性散乱(弾性衝突も参照)では力学的エネルギの
和は衝突以前のそれと同じ大きさである。非弾性散乱ではこれに対して、例えば既に有る
力学的エネルギの一部がある原子の励起エネルギに転化したり、またはある結合を切る
イオン化過程で使われたりする。

狭い意味では非弾性散乱は入射された粒子が衝突後に、エネルギは減少しても、まだ存在し
しており、広い意味では吸収過程(入射粒子が「消滅」する過程)も非弾性散乱過程に
含まれている。

波の散乱では、干渉性散乱と非干渉性散乱が区別される。干渉性散乱では入射波と散乱波の
間には確かな位相関係があり、非干渉性散乱には無い。干渉性光線が干渉的に散乱されると、
散乱光は相互に干渉する。これは特にレントゲン線(X線)回折に応用される。

そう単純には言えません。
光りの散乱で有名なラーマン散乱は一般的に非弾性で干渉性、
ミー散乱は弾性で干渉性と言われています。

ドイツのWikiに簡潔にまとめられていたので訳して紹介します。

Wiki衝突Stoss
http://de.wikipedia.org/wiki/Elastischer_Sto%C3%9F#Elastischer_Sto.C3.9F
(動画が見られます)

弾性衝突
2つの物体が、エネルギを例えば熱や変形エネルギの様な内部エネルギに
転換することなく衝突すること。エネルギ保存則によれば、衝突前の運動エネルギ
(力学的エネルギ)の和は衝突後の...続きを読む

Q水中でのチェレンコフ効果のしきいエネルギーについて

水(屈折率1.33)中でのチェレンコフ効果のしきいエネルギーは何keVか。という問題の解き方がわかりません。答えは257keVになります。
詳しい解き方を教えてください。よろしくお願いします!!

Aベストアンサー

チェレンコフ光の放射角は
 cosθ=1/(nβ),β=c/v
で表されます.ここで,nは屈折率,cは光速,vは粒子の速度です.
cosθ≦1なので,チェレンコフ光が放射されるのは,速度が
 1/nβ≦1 ∴β≧1/n ……(1)
を満たすときです.

また,エネルギーは特殊相対論で習ったように,
 E=mγc^2, γ=1/√(1-β^2)  ……(2)
で表されます.ここで,mは粒子の質量です.

(1),(2)より,エネルギーのしきい値 E_threshold は,
 E=mγc^2
  =(mc^2)*(1/√(1-β^2))
  ≧(mc^2)*(n/√(n^2-1))
より,
 E_threshold=(mc^2)*(n/√(n^2-1))  ……(3)
と求まります.

準備はこれで終わりです.

(3)式を,水中(屈折率 n=1.3334)を粒子が高速で運動する状況に適用してみましょう.粒子として例えば,ミューニュートリノを考えてみます.ミューニュートリノの質量は,170KeV以下と制限が付けられています.そこで,粒子の質量として mc^2=170KeV を用いてみると,(3)式よりエネルギーのしきい値は
 E_threshold
 =(170)*(1.3334/√(1.3334^2-1)) KeV
 =257.0 KeV
と求まります.

参考:
ミューニュートリノの質量について
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%AA%E3%83%8E

チェレンコフ光の放射角は
 cosθ=1/(nβ),β=c/v
で表されます.ここで,nは屈折率,cは光速,vは粒子の速度です.
cosθ≦1なので,チェレンコフ光が放射されるのは,速度が
 1/nβ≦1 ∴β≧1/n ……(1)
を満たすときです.

また,エネルギーは特殊相対論で習ったように,
 E=mγc^2, γ=1/√(1-β^2)  ……(2)
で表されます.ここで,mは粒子の質量です.

(1),(2)より,エネルギーのしきい値 E_threshold は,
 E=mγc^2
  =(mc^2)*(1/√(1-β^2))
  ≧(mc^2)*(n/√(n^2-1))
より,
 E_threshold=(mc^2)*(n/√...続きを読む


人気Q&Aランキング

おすすめ情報