加速器で陽子と陽子をぶつけて反陽子を作る反応が起こるためには、陽子のエネルギーがいくらであればよいか?

回答よろしくお願いします。

A 回答 (1件)

下記には、陽子を 6 GeV (6 * 10^9 eV)以上に加速する必要があると書かれていますね。



こちらの p-33
http://radphys4.c.u-tokyo.ac.jp/~matsuday/lectur …
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この回答へのお礼

ご紹介ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/15 14:48

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Q第一宇宙速度で真上に打ち上げた場合

第一宇宙速度の約 7.9km/sで物体を水平に発射すると,空気抵抗や地球の自転等の影響を無視すれば地球を約84分で一周して元の場所に戻ってくると聞きました。

ではこの速度で真上に打ち上げた場合,第二宇宙速度の11.2km/sには足りないのでどこかで下降に転じると思うのですが,それは地上何kmでそこまで何分かかるのでしょうか?

Aベストアンサー

第一宇宙速度は、円運動の周速度です。
この速度で、加速度なしで等速運動する場合を考えています。

 宇宙レベルで考えると、「重力加速度」が一定とは考えれらなくなります。実際、#1さんの計算した「高度3100km」は、地球中心からの半径が 6371 + 3100 = 9471 km ということですから、地表の地球半径の約1.5倍で、万有引力の法則から、重力加速度は (1/1.5)^2 ≒ 0.44 つまり地表の半分以下になっています。

 ということで、正確には第二宇宙速度の計算のように「重力場の位置エネルギー」で計算する必要があります。

 無限遠を基準にした「重力場の位置エネルギー」は、地球表面では、地球の半径を R として
  U = -GMm/R
となります。
 同様に、地球中心からの距離を H の宇宙船の位置エネルギーは、
  -∫[∞→H](GMm/r^2)dr
なので、地表の位置エネルギーとの差が「打ち上げ時の運動エネルギー」ということになります。つまり
  -∫[∞→H](GMm/r^2)dr - ( -GMm/R ) = (1/2)mv^2
ということです。これより、
 (1/2)mv^2 = -GMm/H + GMm/R = GMm(1/R - 1/H)
→  GMm/H = GMm/R - (1/2)mv^2
→  1/H = 1/R - (1/2)v^2 /GM
→  H = 1/[ 1/R - (1/2)v^2 /GM ]

あとはこれに数値を入れて、
 R = 6371 km = 6.371 * 10^6 m
 M = 5.972 * 10^24 kg
 G = 6.674 * 10^(-11) m^3kg^(-1)s^(-2)
 v = 7.9 km/s = 7.9 * 10^3 m/s
より

H = 1/[ 1/(6.371 * 10^6 [m]) - (1/2)(7.9 * 10^3 [m/s])^2 / ( 6.674 *10^(-11) * 5.972 * 10^24 [m^3/s^2] )
 ≒ 1/[ 1.570 * 10^(-7) - 0.783 * 10^(-7) ]
 ≒ 1/[ 7.87 * 10^(-8) ]
 ≒ 1.27 * 10^7 (m)
 = 12700 (km)

ということです。地球の半径が 6371 km ですから、これを差し引くと地上からの高さ 6300 km 程度ということで、「地球半径程度の高さ」ということです。
 なお、静止衛星の軌道が地上約 36000 km ですから、これよりはかなり低いです。

第一宇宙速度は、円運動の周速度です。
この速度で、加速度なしで等速運動する場合を考えています。

 宇宙レベルで考えると、「重力加速度」が一定とは考えれらなくなります。実際、#1さんの計算した「高度3100km」は、地球中心からの半径が 6371 + 3100 = 9471 km ということですから、地表の地球半径の約1.5倍で、万有引力の法則から、重力加速度は (1/1.5)^2 ≒ 0.44 つまり地表の半分以下になっています。

 ということで、正確には第二宇宙速度の計算のように「重力場の位置エネルギー」で計算する必要があ...続きを読む

Q斜辺を進む光は光速を超える

光速で進む物体から垂直に光を点滅させると、
直角三角形の斜辺が光の進んだ距離になります。
底辺を進む光より長い斜辺を進む光は超光速ですか?

Aベストアンサー

同じです。

>理由は?

時間がゆっくり進むから。

というか、「光速度は不変」という原理の上で論じているから、
それに合わせて「時間」の方を変える。
もしくは「距離が縮む」と考える。

Q相対性理論とはなんですか? 最近なぜか分かりませんが、相対性理論が流行っていて、話についていけません

相対性理論とはなんですか?
最近なぜか分かりませんが、相対性理論が流行っていて、話についていけません。
僕でも理解できるようにどなたか回答お願い致します。
僕にとって分かりやすかったと思った説明をしてくださった方をVIPに選びますね(^∇^)

Aベストアンサー

私も中学生の頃に読んだ本の知識しかないんだけどね。
ちなみに計算自体は中学生数学でどうにかなる。
だけど、相対性理論で出てくる現象を理解するには、少なくとも高校生レベルの知識が必要になる。
多分君の周りで相対性理論の話題を出している人たちも、現象の半分も理解できていないと思うよ。

さて、じゃあ超簡単にどんなものかと言うと、要するに物理の理論。
細かい事を言い出すとメチャクチャ難解な理論。
で、「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」の二つに分かれる。
ちなみに難易度は一般相対性理論の方が高い。

んじゃどんな現象のことかっていうと
特殊相対性理論では
1、光より速く動けるものはない
2、光に近い速度で動いているものの長さは縮んで見える
3、光に近い速度で動いているものの時間は遅く流れる
ってこと。
一般相対性理論は特殊相対性理論に重力を加味したもので
1、重力の強い場所ほど時間が遅く流れる
2、重力の強い場所ほど空間が歪む
3、止まっているものでもエネルギーがあって、重いほどエネルギーが大きい
てなとこ。

これらを様々な数式を使って証明して「ほらね、俺の言った通りでしょ?」っていう話。

でもってこれらの理論によって、宇宙の始まりって言われているビッグバンや、ダイソンの掃除機よりも何でも吸い込んでしまうブラックホールも、さっき挙げた6つのことで説明することができる。
どうやってそれを説明するかって話は、難しい話になるから割愛するし、何より私も説明しきれるほど知らない。

かなり簡単にエッセンスだけを抽出してみた。
とりあえず数式を解くだけなら中学生の数学で解けるけど、理解しようとしたら高校生くらいまで待てって話。

私も中学生の頃に読んだ本の知識しかないんだけどね。
ちなみに計算自体は中学生数学でどうにかなる。
だけど、相対性理論で出てくる現象を理解するには、少なくとも高校生レベルの知識が必要になる。
多分君の周りで相対性理論の話題を出している人たちも、現象の半分も理解できていないと思うよ。

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Q一般相対論 アインシュタイン方程式を解く

趣味で物理を勉強中です。
これまで幾度か質させていただきます。

専門的に勉強した方からすれば、くだらない質問カモですが。

アインシュタイン方程式を解くことは、

計量、(計量テンソル?) を求めることと同義なんでしょうか?

シュヴァルツシルト計量、ロバートソンウォーカー計量 云々。

なんか今ひとつピンとこないのですが。

Aベストアンサー

>あまりにも理想化されて、単なる数学のお遊びに見えてしまうのです。
という貴方の感覚は、物理学はもちろん、化学・生物学・経済学などに現れる数学モデルを扱う上で、とても貴重なものだと思う。というのも、研究者の中には、理論の美しさに惚れ惚れするあまり、それがどれほど現実を反映したものなのかという肝腎な問題に無頓着な人がしばしばいるのである。超弦理論など、いつもそこを突かれ批判されてきたものだ。経済学などはどうやらもっとひどい状況で、全然経済活動の現状を表現できていないまま、政党や企業の御用学者ばかりが幅を利かしているというように、話には聞くのだが…。
閑話休題。もっとも一般相対論は、先に説明した天文学上の理由で、ほぼ正しいと見なされている理論である。それを一旦は(より正確な理論が現れることも考え、程々に)信じて、教科書を読み進めて頂ければと思う。今はピンとこなくとも、学び続ける内に、心の底から納得することはできずとも、少なくとも妥協ならできるようになるのではないだろうか。

Q原子核崩壊でα線やβ、γ線が出るのはわかるのですが、出続けるメカニズムがわかりません。

原子核崩壊でα線やβ線、γ線が出るのはわかるのですが、出続けるメカニズムがわかりません。放射性物質の半減期は何万年もあるものもあります。原子核が崩壊すればそのエネルギーが放射線となって放出されるのはわかるのですが、それは最初の一回だけ起こって、それが起こればもう起こらないのではないですか? つまり放射線も一回だけ出てもう出ない。それがずっと続いているというのは、ずっと原子核崩壊が続いているということなのでしょうか? 放射線が出続けるメカニズムがわかりません。ご教示よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ある放射能を持つ核種が、単位時間に崩壊する確率は、置かれている環境に左右されません。その核種、固有値であることが経験的に知られています。
確率なので、1つの粒を見ていれば、

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Q遠心力はなぜ見せかけの力と呼ばれているのですか?

等速円運動をしている物体は、中心方向にrω^2の加速度を持ち、これに質量mをかけた力Fを向心力といいますが、一方でなぜ遠心力は慣性系で見せかけの力といわれているのでしょうか?個人的には、遠心力は見せかけの力などではなく、向心力との力のつり合いや、向心力の反作用のような気がするのですが。また、遠心力が見せかけの力なのであれば、向心力も見せかけの力であると考えますが、向心力はそういう定義ではありませんよね。遠心力は実際に、水の入ったバケツを振り回した際、水がこぼれなくなる力であり、スクーターなどの遠心クラッチや遠心プーリなどは、この原理を応用して、クチッチや、プーリの開閉をしてギア比の調整をしています。

お教えください。以上です。

Aベストアンサー

例え話、置き換えての説明が理解できないと理解できませんが。
実験、縦横10Cm、20cmの板20cm側に低い壁を作り、板の中央にさいころを置きます。
その状態で板全体を等速で引っ張ります(慣性で等速直線運動の再現?)。
その状態で、板を急に手前(引っ張る方向とは直角方向)に引っ張ります(向心力という加速度?)。
サイコロはどうなるか?、自身の慣性で板上でその場にとどまろうとするが板は手前に移動する結果、向こう側の壁にぶち当たる。
でも、板だけを見るのではなく、周囲の環境も含めて観察すれば、板は引っ張られる方向に動きつつ手前に移動します、つまり斜めに移動、この瞬間が連続すると軌跡が円運動になります。
その結果さいころは向こう側の壁に押し付けられ続けます。
最初のさいころの動き、板の上だけ見ているとサイコロが向こう側に動いたと見えます、でもサイコロには何も力は加わっていません、力が加わり動いたのは板です。
全体を見ると?、透明の板でしたが方眼紙のようなメモリがあると、サイコロは当初から引っ張られている方向には移動していますが、こちら側にに向こう側にも、壁に当たるまでは移動していません。
でも確かに壁に当たり、何等かの力?は当然感じます、これが遠心力。
反対方向に進む電車が同時に停車していて片方が動き出したとき、一瞬はどちらが動いたのかは判断できないのと同じ。
つまり物体自身の慣性により動こうとしないのに相手が動く、相対的に物体自身が動いたよう感じる。
等速直線運動はどちらも同じ条件のため、停止状態と等価、ゆえに、相対的に感じる遠心力は向心力と正反対になる。

例え話、置き換えての説明が理解できないと理解できませんが。
実験、縦横10Cm、20cmの板20cm側に低い壁を作り、板の中央にさいころを置きます。
その状態で板全体を等速で引っ張ります(慣性で等速直線運動の再現?)。
その状態で、板を急に手前(引っ張る方向とは直角方向)に引っ張ります(向心力という加速度?)。
サイコロはどうなるか?、自身の慣性で板上でその場にとどまろうとするが板は手前に移動する結果、向こう側の壁にぶち当たる。
でも、板だけを見るのではなく、周囲の環境も含めて観...続きを読む

Qなぜ三角のプリズムだと虹ができて、丸いプリズムだとだめなのでしょうか?

丸い表面でも、光が屈折して、虹色を出すように思えるのですが、
どなたか説明して頂けると幸いです・・・

Aベストアンサー

断面が円形、つまりガラス棒でも虹はできます。
レンズ(虫めがね)の断面は円の一部ですからガラス棒と同じような実験ができます。つまり虫めがねでもわずかですが色が付きます。
太陽光を凸レンズを通して白紙に当ててみてください。焦点を作って紙をこがすイタズラをしたことはありませんか? 紙を焦点の位置から近付けたり遠ざけたりすると明るい光輪の周辺に少しですが色が付くことがあります。(火傷や火事に注意!!)
これは色(光の波長)によって屈折率が変わるためですが写真機にとっては大敵。専門的には「色収差」と言います。通常では色収差を防ぐため凸レンズや凹レンズを組み合わせて使います。それでも写真を撮ると虹のようなものが写ることがあります。それをうまく撮った記事があります。(かなり難しかったようですが)
http://m8view.exblog.jp/8047298/

色収差の説明(Wikipedia)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%89%B2%E5%8F%8E%E5%B7%AE
色によって焦点の位置が違うことに注意してください。白紙の位置によって虹ができることがわかると思います。

断面が円形、つまりガラス棒でも虹はできます。
レンズ(虫めがね)の断面は円の一部ですからガラス棒と同じような実験ができます。つまり虫めがねでもわずかですが色が付きます。
太陽光を凸レンズを通して白紙に当ててみてください。焦点を作って紙をこがすイタズラをしたことはありませんか? 紙を焦点の位置から近付けたり遠ざけたりすると明るい光輪の周辺に少しですが色が付くことがあります。(火傷や火事に注意!!)
これは色(光の波長)によって屈折率が変わるためですが写真機にとっては大敵。専門的には「...続きを読む

Qシュレーディンガーという物理学者

シュレーディンガーは自分の名前の方程式で、
量子力学に貢献したにもかかわらず、

なぜシュレーディンガーの猫という
パラッドクスを考えたのでしょう。

本当に量子力学を否定したかったのでしょうか。

それとも、誰かにこのパラドックスを解決して
欲しかったのでしょうか。

なぜ、自分自信が偉大な貢献をした量子力学を
否定したのか、その思想が理解できません。

本来なら、もっと量子力学を発展させようとするのが、
物理学者ではないでしょうか。

彼の思想をご教授頂けませんでしょうか。

Aベストアンサー

シュレーディンガーが量子力学を否定、そんなことしてませんよ。

シュレーディンガーが批判したのは波動関数の解釈に関することだけ。

彼は物理学者として波動関数にはさらによい解釈があるはずであると考え、主流であったコペンハーゲン解釈に対して問題敵意するためにこのような思考実験を考え出したのです。

Q1GB(ギガバイト)って、何g(グラム)の重さですか?

こんにちは。
1GBは、何グラムでしょうか?
GBがデータの単位で、グラムが重さの単位であることはもちろん理解している上での質問でございます。

パソコンで作った1GBのデータは、Wifiに乗せて他の家のサーバーやパソコンやスマホに運べるということは、確かに物体として存在するわけで、どのくらいのデータ量(GB)が集まったら、やっと1gになるのでしょうか?
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
例えば、T=300(K) (27℃)だとすると、1GB 記憶するには、
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29
8.58346389 × 10^-20 ジュールのエネルギーが必要です。
さらに、有名な E=MC^2 を使えば、これは、
9.55039158 × 10^-37 キログラムに相当します。
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29%2f%28c%5e2%29

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
例えば、T=300...続きを読む

QCGS単位とMKS単位の共通点はsがあることですが、どちらのsも同じ小文字ですよね?どうしてダブって

CGS単位とMKS単位の共通点はsがあることですが、どちらのsも同じ小文字ですよね?どうしてダブっているのでしょうか?

Aベストアンサー

「C」は「センチメートル」だし、「K」は「キログラム」だし、基本は同じ「長さ(センチメートル、メートル)」「質量(グラム、キログラム)」です。これらは単位としては「cm」「kg」なので、「c」も「k」も小文字です。

「S」は「時間」ですが、どちらの場合も「秒」を基準にしたということです。「分」でも「時間」でも「日」でも「年」でもよいのでしょうが、使いやすい単位として「秒」にしたのだと思います。無理に、他の単位の基準を変えたのだから、時間の単位も「分」に変えよう、とは考えなかったということです。
おそらく、「秒」を「分」や「時間」に変えると、日常的な単位がすべて「60倍」「1/60」「3600倍」「1/3600」という非常に面倒な変換をしなければならなくなるからでしょう。


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