対消滅により物質(質量?)をエネルギーに転換できるわけですが、
そうするとエネルギーから物質を生み出すということは可能なのでしょうか?
また、そうした研究や実験はされた(ている)のでしょうか?

A 回答 (2件)

このような現象は対生成と言います。



加速器を用いた素粒子の衝突実験では頻繁に起こっています。
例えば、陽子と陽子を衝突させたときに
陽子3つと反陽子1つが出てくることもありますし、
高エネルギーのγ線から電子陽電子がペア―で出てくることもあります。

参考URL:http://ccwww.kek.jp/public/class/particle/matter …
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この回答へのお礼

なるほど、加速器内部ではよくある現象なのですね。
しかし、常物質と反物質が等量生成されるわけですか。
仮に莫大なエネルギーを注入して鉄のカタマリを生成しても
鉄の常・反物質ができちゃうんですね。
危ないなぁ。

お礼日時:2001/06/25 13:11

アインシュタインが最初に相対性理論によってE=MC(二乗)を導き出した訳ですが、Eはエネルギー、Mは質量(Cは光速)イコールで結ばれている式を見てもエネルギーと質量(物体)は等価、つまりエネルギーが姿を変えたものが物体ですので、双方の変換は可能です。

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Q質量とエネルギーとの転換式

問題で
『速さが1.8×10の8乗m/sの電子の運動エネルギーは電子静止質量の何倍か?』
という問題で、答えが
Ee=me・cの2乗/{√(1-β)の2乗}-me・cの2乗・・(1)
(1)式を変換して
Ee/me・cの2乗=1/{√(1-β)の2乗}-1 ・・・(2)
となり式(2)の右辺にそれぞれの値を代入したのが答えでした。
しかし『電子の運動エネルギーは電子静止質量の何倍か』というのだから式(2)の左辺は【Ee/me】でないとおかしいのではないかと思ってしまいます。この答えだと『電子の運動エネルギーは電子静止質量エネルギーの何倍か』という問題が適切だと思うのですが・・・。
長々とわかりづらい文すみません。わかる方お願いします!

Aベストアンサー

#2です。
まず、回答に間違いがありますので訂正します。
正:分子は、エネルギーの次元で、分母は質量の次元
誤:分母は、エネルギーの次元で、分子は質量の次元

次に、別の回答例を書きます。

質問者さんは、「問題の表現が間違っている」と指摘していらっしゃいますが、確かに変な表現です。
運動エネルギーと静止質量を直接比較するのは、ニュートン力学では出来ません。
しかし、#2の回答にも指摘しましたが、これは「相対性理論の運動方程式を使って解きなさい」との意図が、読取れます。その場合、エネルギーEと質量mの間には、有名な関係式E=m*c^2が成り立ちますから、その式を使うと、運動している物質の質量m(v)は、m(v)=m(0)/{√(1-β)^2}と表されます。(m(0)は、静止時の質量。β=v/c。vは運動速度。cは光速度をそれぞれ表す)
そこから、「運動エネルギーは、エネルギーに換算した静止質量の何倍か?」という設問が可能な訳です。
つまり、質問内容の問題文は『速さが1.8×10の8乗m/sの電子の運動エネルギーは電子(のエネルギーに換算した)静止質量の何倍か?』が、正しい出題だと言うことです。()内の言葉が足りない訳です。
質問者さんの考えた『電子の運動エネルギーは電子静止質量エネルギーの何倍か』も『電子の運動エネルギーは静止質量(を)エネルギー(に換算した場合)の何倍か』とすれば、同じ出題になるとおもいます。

#2です。
まず、回答に間違いがありますので訂正します。
正:分子は、エネルギーの次元で、分母は質量の次元
誤:分母は、エネルギーの次元で、分子は質量の次元

次に、別の回答例を書きます。

質問者さんは、「問題の表現が間違っている」と指摘していらっしゃいますが、確かに変な表現です。
運動エネルギーと静止質量を直接比較するのは、ニュートン力学では出来ません。
しかし、#2の回答にも指摘しましたが、これは「相対性理論の運動方程式を使って解きなさい」との意図が、読取れます。そ...続きを読む

Q運動エネルギーと質量に関する実験

中3ですが、運動エネルギーと物体の質量の関係を調べる実験に困っています。
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しかし、位置エネルギーを利用するなということなので、水平面で実験を行わなければなりません。
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どなたか良いアイデアをご教授願います。

Aベストアンサー

>その実験では小球が一時的に高さを持つことになるので、突っ込まれる虞があります。

「一時的に高さを持つ」というのはどういう意味ですか。空中を飛んではいけないのですか。
水平方向の速さの違いを確認するのは机の上から水平に飛び出させて落下地点を調べるのがいいです。質量に関係なく速さの違いを確めることが出来ます。
放物運動はまだ学習していないのですか。

衝突は質量が関係しますから速度だけの比較をすることは出来ません。放物運動を習っていなければ衝突も習っていないでしょう。
私なら衝突を使えば突っ込みます。

一番の元に戻ります。
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運動エネルギーという言葉を使っているのですが「エネルギー」とはどういうものとして導入されたのですか。

高校の物理では仕事で定義していきます。
これは力学の一般的な立場だろうと思います。

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です。
これはエネルギーをエネルギー以外の量で定義しているのです。
したがってエネルギーはどれだけの仕事をすることが出来るかで測ることが出来ます。エネルギーの単位は仕事の単位と同じになります。
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エネルギーを仕事と結び付けないでやろうとするとあるエネルギーを別のエネルギーで説明するしか方法がなくなります。
または衝撃のようなエネルギーとは少し違うものを使うというおかしな事になってしまいます。

この質問での混乱はこういうことが原因なのではないでしょうか。


 

>その実験では小球が一時的に高さを持つことになるので、突っ込まれる虞があります。

「一時的に高さを持つ」というのはどういう意味ですか。空中を飛んではいけないのですか。
水平方向の速さの違いを確認するのは机の上から水平に飛び出させて落下地点を調べるのがいいです。質量に関係なく速さの違いを確めることが出来ます。
放物運動はまだ学習していないのですか。

衝突は質量が関係しますから速度だけの比較をすることは出来ません。放物運動を習っていなければ衝突も習っていないでしょう。
私...続きを読む

Q化学エネルギーとエネルギー・質量保存則

物質が持っているエネルギーが化学エネルギーです。
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Aベストアンサー

熱エネルギーについてコメントします。
化学エネルギーは化学結合に関係してのエネルギーです。原子が分子になったりイオンになったりするときには原子の結合状態が変化します。電子の状態も変化します。結合エネルギーの差が出たり入ったりします。今までの回答を見ると化学エネルギーは熱エネルギーのことであるという表現を使われている人が多いです。これは間違いです。化学反応に際して熱エネルギーとして出てくることがあるということであり、同じものではありません。#6の方の回答に熱エネルギーは分子の運動エネルギーと有ります。当然これは化学エネルギーではないでしょう。化学結合のエネルギーは原子核と電子の間に働いている電気的な力が基本ですからエネルギーの大きさもその程度です。化学エネルギーを熱を経由しないで取り出す事も出来ます。電池はその例です。燃料電池は水素と酸素の反応と同じ事が中で起こっていますが熱を通ってから電気エネルギーになっているのではありません。よく脂肪を体内で燃やすという表現をします。これも化学反応によるエネルギーの出入りを熱でしか発想できない人の謝った表現です。栄養素を反応させてそのエネルギーで筋肉を動かすとき、熱を経由しているのではありません。生体に必要な物質を合成するのも熱を通っていません。

原子核は陽子と中性子が結びついて出来ています。この結合エネルギーに当たるものが原子核エネルギーです。普通の化学反応では原子核は壊れません。周辺の電子が移動するだけです。E=mc2に当たるエネルギーは原子核の結合エネルギーに関係します。質量数2の水素には陽子一つと中性子1つが含まれています。この原子核の質量は陽子1つの質量と中性子1つの質量を加えたものよりも小さくなっています。別々に存在していた2つの粒子がくっついて1つになると結合エネルギーの分だけ質量が小さくなります。

どれも物質ですが成分粒子を結びつける力の性質に違いがあります。区別する必要があります。
水素や酸素の原子核を作る結合、水素と酸素から水を作る結合、水と水が集まって液体の水や固体の水を作る結合、性質も大きさも違います。これをはっきりと区別する必要があります。
地球の上で起こること、太陽系で起こること、銀河系で起こること、こういう事が区別されていないと何を言っているかがわからなくなるのと同じです。

化学エネルギーは熱エネルギーではありません。原子核エネルギーも熱エネルギーではありません。エネルギーは互いに姿を変えて移り変わりますから熱として現れることもあります。電熱器で熱を取りだしたからと言って電気エネルギーが熱エネルギーだとしてはいないはずです。エネルギーは姿を変えても量は変わらないと言うのがエネルギー保存です。量として同じだから同じエネルギーがと言うのは困ります。

熱エネルギーについてコメントします。
化学エネルギーは化学結合に関係してのエネルギーです。原子が分子になったりイオンになったりするときには原子の結合状態が変化します。電子の状態も変化します。結合エネルギーの差が出たり入ったりします。今までの回答を見ると化学エネルギーは熱エネルギーのことであるという表現を使われている人が多いです。これは間違いです。化学反応に際して熱エネルギーとして出てくることがあるということであり、同じものではありません。#6の方の回答に熱エネルギーは分子...続きを読む

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↑解説をおねがいします。

Aベストアンサー

質量m1の物体の速度をv1,質量m2の物体の速度をv2とします.

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