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自分の知る限り最も波長の短い光はX線ですが、
さらに波長の短い光はどのような性質を持つのでしょうか?

どこまで行っても単に波長の短い光なのでしょうか?

別に困ってませんが、ふと気になりました。

A 回答 (7件)

X線より波長の短い光はまとめてガンマ線と呼ばれていますが、エネルギーで区分して Mevガンマ線、Gevガンマ線、Tevガンマ線などと呼ばれています。


超高エネルギーガンマ線と呼ぶこともあります。
エネルギーの高いガンマ線は波としての性質よりも粒子としての性質が明らかになります。

Tevガンマ線となると人為的に発生させるのは困難なので、宇宙から到達する宇宙線の観測が主な研究対象となります。
http://www.cta-observatory.jp/overview.html
http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/2011120 …

ウランの核分裂で発生するガンマ線のエネルギーは7Mev 前後です。
次世代の加速器として検討されているILCは250Gevのビームを発生させる予定です。

この回答への補足

物質波というのは聞いたことがあり、
例えとして野球の玉が比較として持ち出され、
これも波としての性質は持つが余りにも波長が短か過ぎ波としての性質が見えないというものでした。
理屈の説明もあったのですが、忘れてしまいました。
でもその理屈だと、どんどん波長を短くしていくと正真正銘「粒子」に見えるのか?
っとすると、その粒子は未知の粒子なのか?既知の粒子なのか?
興味は尽きません。

頂いた情報によると、より波長の短い線を発生させる計画が存在するみたいですね。
これから調べるみたいなので楽しみに待つことにします。

ありがとうございました。

補足日時:2014/05/04 09:49
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この回答へのお礼

皆さんにとても興味深いお話を頂きましたが、
これから調べる計画について教えて頂きましたので、
ベストアンサーとさせて頂きました。

お礼日時:2014/05/04 09:50

 X線が波長10nm~100 pm、ガンマ線がそれ以下の波長と、おおむね分類されています。

もっとも、X線は当初、謎の放射線だったのでXと命名されたということがあり、X線という分類がないとする人もいます。分類だけの話なので、どちらでもいいことです。

 理論上は、波長の短さの上限があります。それは、時間に最小単位があり、それより短い時間では物理現象は起こらないとされているからです。その最小の時間をプランク時間と呼びます。

 光速度は秒速30万kmですから、それが1プランク時間の間に一つの波となれるのが最も短い波長となります。実はそれがプランク長と呼ばれる物理的に最も小さい大きな(長さ)でもあり、約1.6×10のマイナス35乗メートルになります。周波数なら、約1.9×10の43乗Hzでプランク周波数と呼ばれています。

 それもガンマ線に含めて問題ありません。X線より波長が短い電磁波は全部ガンマ線です。

 まだ実験的にそんな超々高周波を出せたことはありませんし、はっきり観測されたこともありません(もしかすると、素粒子加速実験器の内部で一時的に発生したことはあるかもしれない)。
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現時点で理論的にこれ以上高いエネルギーの電磁波が存在しないというリミットがわかっていない以上、「電磁波のエネルギーの上限はわからない」というのが結論でしょう。

1.02Mevをこえると確かに電子対生成が起きやすくなりますが、あくまでもそのエネルギー帯域では、光電効果やコンプトン散乱よりも電子対生成による吸収が支配的になるというだけで、100%の確率では起きません(実際には、それほど高い確率では起きません。反応断面積のグラフで、光電効果と電子対生成の断面積を比較すると、相対的に電子対生成の反応断面積は小さいことがわかります。つまり起きる確率は高くないということです)。多くの高エネルギーの電磁波は吸収されずに飛び回っているわけです。

NASAのQ&Aでは、
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answ …
いままで観測された電磁波の中で最大のエネルギーは、Tevだが、Pevレベルまでは悠にあると考えられる。
可能な最大エネルギーはわかっていない。
極めて高エネルギーのガンマ線があったとしても、それを検出する検出器の開発が必要。

この回答への補足

なるほど、波長に下限があるのかどうかも、どんどん短くしていくと未知の性質を帯びるのか帯びないのかも、分かっていないということですね。
それならしょうがないですね。私が生きているうちに確認できるかどうかは分かりませんが、楽しみに待つことにします。
ダークマターとかダークエネルギーとか知名度の高い未知は色々聞きますけど、こういう地味な未知もあるんですねえ。

でもとっも面白いお話でした。
ビッグバンがあったとして直後にはそういうものもあったかもしれないが、どんなものだったんだろうみたいに考えるとますます。

ありがとうございました。

補足日時:2014/05/04 09:26
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>ところで、1pmよりどんどん短くなって行ってももX線(γ線)はX線(γ線)で、性質は変わらないのでしょうか?


 電磁波は波長によって性質や(便宜的な)名称が変わります。

 【引用】____________ここから
X線とは波長領域(エネルギー領域)の一部が重なっており、ガンマ線とX線との区別は波長ではなく発生機構によっている。そのため、波長からガンマ線かX線かを区別することはできない。正式には、原子核内のエネルギー準位の遷移を起源とするものをガンマ線と呼び、軌道電子の遷移を起源とするものをX線と呼ぶ。ただし、発生機構の違いを明確に別ける必要がない場合には、波長領域による区分として一意的に扱い、紫外線を超えるエネルギー領域(短い波長領域)の電磁波をまとめてガンマ線と呼ぶこともある[要出典]。
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ここまで[ガンマ線 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%83%B3% … )]より

 

この回答への補足

ご回答ありがとうございました。
ところで、性質面での変化は無いのでしょうか?
Wikipediaでは下限?として1pmを示していますが、もしそれより波長が短くなると、別の性質が発現して呼び名が変わるとか?
そのようなことがあればそれを知りたいのですが。

補足日時:2014/05/04 09:17
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 X線とガンマ線の違いをきちんと理解されていて、既に、かなりの物理の知識をお持ちのようにお見受けします。



 私も、ガンマ線よりも波長の短い波動現象の呼び名は見たことがありません。その領域まで含めて「ガンマ線」と呼ぶのではないでしょうか。
 なお、X線は原子核内の電子由来ですから、そこまでの短波長(高エネルギー)のものは存在しないのではないかと思います。

 電磁波(光)のエネルギーは、

  E=hν=hc/λ

   E : エネルギー
   h : プランク定数
   ν : 振動数
   c : 光の速さ
   λ : 波長

ですから、ガンマ線より波長の短い(振動数の大きい)電磁波は、極めてエネルギーの高い危険なものになります。
 ガンマ線のエネルギーが1.02MeV以上(波長で言うと1pm以下)だと、電子対生成などを起こしますので。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%BE%E7%94%9F% …

この回答への補足

ご回答有難うございます。

存在できないということですか。
そう言われてしまえば、この質問に対する回答にはなると思いますが、
なぜ存在できないのか?も知りたいところです。
強引にやろうとするとどのような物理現象が障害となってそのようにならないのか?です。
もしご存知でしたらご解説頂けるとすっきりするのですが。

補足日時:2014/05/02 11:42
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>どこまで波長を短くしてもX線はX線で、X線の性質しか持っていないのか?


 金属の深部調査でγ線レベルのものを使えばX線と言って良いです。それを放射性物質に頼ればX線とは言わずγ線と言います。
 そのレベルの、人の都合による分類ですから・・
 腐敗と発酵のような物・・

 電磁波を考えるときは、光は電磁波と全く同義語として扱います。γ線を発生する遠方の銀河から届く場合も、単に「光」が届くで良いのですよ。
・電磁波=光
・周波数や用途、発生方法によって適当に区別して呼ばれている。
  マイクロ波を赤外線とは言わない。こだわる必要もない。
 もし、それをマイクロ波として発生させ利用しているならマイクロ波ですし、赤外線として発生利用させているなら赤外線。

この回答への補足

解説有難うございました。

さて本題ですが、
ところで、1pmよりどんどん短くなって行ってももX線(γ線)はX線(γ線)で、
性質は変わらないのでしょうか?

補足日時:2014/05/02 11:39
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電磁波に区別はありません。


X線より波長が短いものにはγ線があります。
 実質的に区別する必要はないのですが、人がコントロールして放出し利用しているものがX線
 ⇒電磁波 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81% … )

この回答への補足

ご回答有難うございます。

どこまで波長を短くしてもX線はX線で、X線の性質しか持っていないのか?
ということをお聞きしています。
一応Wikipediaによれば、X線の波長は1pmのようですが、
これより波長を短くするとどうなるか?
ということをお聞きしています。

ちなみにX線とγ線は由来が違うだけで光や電磁波という観点では同じものだと思います。

ご回答有難うございました。

補足日時:2014/05/02 10:40
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国立H大学大学院:ノンアポかつ訪問せず受験。筆記で不合格で面接受験できず。

公立O大学大学院:ノンアポかつ訪問せず受験。筆記は通り面接を受けたものの、面接で、筆記の点数が足りませんと言われ、不合格。

国立KU大学:ノンアポかつ訪問せず受験。試験の後、先生の方から話し掛けられ、合格。この大学院の私が入学した研究室は、例年人気があるのだが、なぜか、この年に限り、内部進学者が0であった。この大学は、当時博士課程が無く、1年修士課程があくことに対する不安があったと後に教授に聞かされた。ラッキーなことに、大変よい研究室であった。

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Aベストアンサー

(1) は、未発見です。

(2) は、実用上、よく研究されている最も重い元素はプルトニウムでしょう。
もし放射能がなかったとしても、酸化物などは強い毒性があるそうです。
それなりに物性値が測定されているのは、95番アメリシウムでしょう。
Am は、煙感知器など実用面があるもの理由です。
また、Cf252 (半減期 2.64 y) は 約20%が自発核分裂します。
半減期が数日以下の元素は、単体を精製して物性が測定できる
量を合成できないでしょうし、効果の割りに費用がかかりすぎるようです。
融点などは推測できますが、単体の色をちゃんと精製して観測されるている
ものはほとんどないでしょう。


(3) は、なぜ、218番かというと第9周期の右端だからだと思います。
キセノンの下、ラドンのさらに3つ下。未発見を書き加えてきりのいい所。

「重い物質ほど半減期が短いよう・・」 は正しいですが、陽子・中性子が
奇数のものより、ひとつ上の偶数が長い場合が多く、特に magic number
といわれる数(2, 8, 20, 28, 50, 128 )はかなり半減期が長くなります。
実質可能性が高いのは、原子番号128 が最大かもしれません。
なお、存在可能な最大の元素は173番という説もあります。
小柴博士のカミオカンデは元々陽子崩壊を観測するもので、現在でも
すべての原子核の構造・安定性は完璧には解明されてません。

(4) 地球誕生時にすべての元素が、存在していたかはわかりません。
たとえば、ある鉛原子を調べても地球誕生時から鉛だったのか別の
放射性元素が壊れてできた鉛かはわかりません。また、半減期が
フェムト秒(十億分の一秒)の放射性元素は元素と呼べるでしょうか。
地球が固まる前に、より重い元素が微量あったとしても証拠はないと
思います。


以下、補足解説。

原子番号 218 の元素記号は Buo です。
といっても、仮符号のようなものです。系統名を暫定名に使います。
104番元素は、2大国で、発見競争でもめてましたから。
(旧ソ連では Ku クルチャコビウム、アメリカで Rf ラザフォニウム)

天文学でも、新発見の小惑星・彗星など、軌道が確定して正式名称が
つけられるまで、発見年+英数 で仮符号をつけられます。
関連して、92~94番元素の命名は天体からです。
U ← Uranus 天王星 , Np ← Neptune 海王星 , Pu ← Pluto 冥王星

0 nil    ニル
1 un    ウン
2 bi     ビ
3 tri    トリ
4 quad  クアド
5 pent  ペント
6 hex   ヘクス
7 sept  セプト
8 oct   オクト
9 enn   エン

104 Unq ウンニルクアジウム Unnilquadium → Rf Rutherfordium
105 Unp ウンニルペンチウム Unnilpentium → Db Dubrium
106 Unh ウンニルヘキシウム Unnilhexium → Sg Seaborgium
107 Uns ウンニルセプチウム Unnilseptium → Bh Bohrium
108 Uno ウンニルオクチウム Unniloctium → Hs Hassium
109 Une ウンニルエンニウム Unnilennium → Mt Meitnerium
110 Uun ウンウンニリウム  Ununnilium → Ds Darmstadtium
111 Uuu ウンウンウニウム  Unununium → Rg Roentgenium
112 Uub ウンウンビウム   Ununbium

◎重い元素の半減期など
Pu239 -  24110 y , Pu242 - 373300 y , Pu244 - 8080万年
Cf251 -   898 y
Lr260 -   3 min  融点 1627℃
Ds279 [110]  180 ms
Rg280 [111]  3.6 s
Uub285[112] 10 min
Uuo293[118] 0.0012s

Buo [218] (推定) 融点 52.4℃ / 沸点 62.0℃ 中性子404

宇宙には、中性子星というものがあります。星のすべての原子が、
自分自身の重力で、電子の反発力で支えられなくなりすべて結合して、
1つの星全部が1つの原子核になったという見方ができます。これを、
質量数が大きいと見ることはできます。原子番号 0 ですが。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%83%B3%E3%83%93%E3%83%88%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0

(1) は、未発見です。

(2) は、実用上、よく研究されている最も重い元素はプルトニウムでしょう。
もし放射能がなかったとしても、酸化物などは強い毒性があるそうです。
それなりに物性値が測定されているのは、95番アメリシウムでしょう。
Am は、煙感知器など実用面があるもの理由です。
また、Cf252 (半減期 2.64 y) は 約20%が自発核分裂します。
半減期が数日以下の元素は、単体を精製して物性が測定できる
量を合成できないでしょうし、効果の割りに費用がかかりすぎるようです。
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