【物理学】光を物質化する実験開始 - 「ブライト-ホイーラー過程」を実証へ[04/02]

1しじみ ★2018/04/05(木) 12:01:32.70ID:CAP_USER
インペリアル・カレッジ・ロンドン(ICL)などの英国研究チームは、
光が相互作用して物質化する「ブライト-ホイーラー過程」と呼ばれる現象を実証するための実験を開始すると発表した。

ブライト-ホイーラー過程は、
1934年に物理学者グレゴリー・ブライトとジョン・ホイーラーによって予想された物理現象であり、
2個の光子が高エネルギーで衝突することによって物質粒子である電子と陽電子が1個ずつ生成される。

光子の衝突エネルギーを極めて高くする必要があるために、
これまでは、ブライト-ホイーラー過程を実験的に確かめることは不可能であると考えられてきた。
しかし、2014年になってから、核融合の研究で使われている高出力レーザーを利用することによって
既存の技術でも実験を実現できるというアイデアが提案された。
今回の研究は、このアイデアにもとづいて実際の実験装置を組み上げて、
ブライト-ホイーラー過程の実証を目指して行われたもの。

2014年に提案された実験方法では、まず第1段階として、超高強度のレーザーを用いて、電子を光速近くまで加速する。
すると、この電子を金平板に衝突させることによって可視光の10億倍という高エネルギーの光子ビームを生成する。

第2段階では、金の微小空洞の内部表面に高エネルギーのレーザーを照射して、熱放射場を発生させる。
この熱放射場からは恒星が光を発するのと同じように光が放射される。

次に、第1段階の高エネルギー光子ビームを、第2段階の金空洞の中心部に向けて打ち込む。
すると2つの光源からの光子同士が衝突するが、
このときの衝突エネルギーはブライト-ホイーラー過程によって電子と陽電子が生成されるために
必要なエネルギーレベルに達すると考えられている。実験では、このとき生成される電子と陽電子の検出を行う。

今回実際に使用される実験装置では、2本の高出力レーザービームを使って光子同士を衝突させる。
一方のレーザーの出力は可視光の約10億倍、もう一方は可視光の約1000倍のエネルギーとする。
このビームをチャンバ内の2個のターゲットに集束させる。
チャンバは、レーザービームを集束するための複雑な光学系と、荷電粒子を逸らすための磁石を備えている。

ブライト-ホイーラー過程が起これば、チャンバから陽電子が出てくるはずなのでそれを検出する。
陽電子が実際に検出された場合には、
それが他のバックグラウンド由来のものでなく本当にブライト-ホイーラー過程によるものだったかどうか、
データを慎重に分析していくことになる。

アインシュタインの一般相対性理論によれば、
質量mの物質をすべてエネルギーに変換するとE=mc2という方程式にしたがって莫大なエネルギーが得られる
(cは光速)。この式を等式変形するとm=E/c2となるので、エネルギーEからはE/c2という質量をもった物質が得られることになる。
これがブライト-ホイーラー過程で生成される電子と陽電子の質量に相当すると考えられる。

研究リーダーのStuart Mangles博士は
「この実証に成功した場合、宇宙誕生後の最初の100秒間で起こったプロセス、
また宇宙物理学上の大きな謎であるガンマ線バーストなどを再現したことになる」とコメントしている。


画像:ブライト-ホイーラー過程を検証するための実験装置。高エネルギーのレーザービーム2本を衝突させて光子から電子と陽電子を生成させる (出所:ICL)
https://news.mynavi.jp/article/20180402-610233/images/001.jpg
画像:実験用チャンバの光学系 (出所:ICL)
https://news.mynavi.jp/article/20180402-610233/images/002.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180402-610233/

119ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/10(火) 14:48:11.55ID:tnXXK+wy
>>117
なるほど

120ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/10(火) 14:55:16.45ID:se8y9or3
野党?与党でしょ。

現野党も政権に対するチェック機能だけしか期待されていない感じだし、
本人たちも、それしかできない感じだしね。
外交とか国際情勢とか経済問題考えたら、現野党には何にも任せられん。

121ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/10(火) 20:55:28.20ID:bHgWwWYw
>>116
電子と陽電子がぶつかればまた光に戻ると思っていたけど
クォークができることもあるのか、ありがと。

122ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/10(火) 23:39:28.40ID:ufSfs6Iu
オレは、宇宙初期は唯一の場に由来する光しか存在しなかったっていうのが好きだな。
例のアレ、光あれ!、みたいな。

それから宇宙の冷却とともに宇宙の相転移が起
こって軽量場っつうか重力場が枝分かれして時
空が始まり、さらに冷えて、強い力、弱い力、
電磁場がさらに枝分かれしたっていうお話。

このお話は、光から物質が生まれるっていう今
回のスレの話と整合いいんで。

123ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/11(水) 05:27:06.45ID:X89ZD4EP
実験後――
「なんだあ、計算式通りじゃないか…」

124ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/12(木) 12:22:24.90ID:KNgBAGzI
レプリケーターが実現する日が来るかもね(笑)

125ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/12(木) 16:59:20.88ID:H8Kwspvw
洗車機の最終工程に使われるブラシユニット駆動機

126ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/26(木) 11:45:25.33ID:BN9BNb1U
懐中電灯向かい合わせてスイッチオンにしたらこの実験と同じことできる?
科学博士教えて

127ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/26(木) 12:17:43.46ID:ZKpJv4um
量子と量子がぶつかる瞬間は量子より小さい隙間ができるという矛盾を跳ね返す力が
核融合時のエネルギーでそれをさらに押さえ込もうとすると物質化して最小の空間という矛盾をかき消す。

128ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/04/26(木) 12:59:44.40ID:zzoi7XKo
>>126
可視光じゃ光子のエネルギーが全然足りないのでムリ
少なくとも電子の質量に変換できるエネルギーが必要でガンマ線レベルなら可

129ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/05/05(土) 13:50:02.39ID:jHWDYOUr
>>128
雷雲中ならイケそうだな。

【研究】雷から「反物質」 身近な場所で発見、研究者も驚き 京大・東大
http://asahi.5ch.net/test/read.cgi/newsplus/1511418888/

130ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/05/05(土) 14:18:58.14ID:nbjzs6H7
万物理論への第一歩か

131ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/05/05(土) 15:25:47.83ID:Kv+QgvR7
>>129
落雷ではガンマ線も出てるので可能性はあるけど、光子同士がぶつかる確率は低いだろうね
落雷で発生する陽電子は光核反応というものでガンマ線同士がぶつかって出来たものじゃないと考えられてる
ガンマ線が大気中の窒素に当たると窒素原子核から中性子を弾き飛ばす
中性子を一つ失った窒素(の同位体)は不安定なのでベータ崩壊を起こして炭素に変わる
このとき陽電子とニュートリノが放出される、というメカニズム

132ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/05/15(火) 02:45:35.56ID:eqMQjW5g
>>114
低学歴だと、発言文字数が減るって知っている?

133ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/02(土) 21:55:47.78ID:GZpPlBLk
エネルギーは容易に質量に変換する

134ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/02(土) 22:37:50.98ID:HeBgIWug
光って波だろ?
波と波をどうやって衝突させられるんだ?

135ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/03(日) 16:23:16.06ID:Zg/9A3XG
通常のレーザー干渉の話ではないぞ
無から質量が生まれたビッグバンみたいな話

136ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/03(日) 16:59:17.23ID:X6Ar+tIp
波はすれ違うだけだろ

137ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/03(日) 17:14:40.50ID:DNshwN4i
人名だったのか
なんか意味有りげな単語だったから、ナノレベルの車輪がエネルギーを放射するような過程なのかと思ってしまった

138ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/03(日) 20:07:14.23ID:uI2+6fvQ
ドラえもんの道具で光を固体エネルギーに変えるやつあったな

139ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 02:33:24.00ID:vENa/hfe
光が物質化できるということは、光に質量がないというのは間違いであるという証拠だ、
つまり、質量が無いのではなく、質量を観測できないが正解
物理学の説明は観測した結果として意味を説明する論理ゆえに観測質量がないで嘘を言っているわけではない。

運動量が光速に達したときに物質の因果関係が成立しない、観測できない
その状態を質量がないと言っているだけだ。非観測質量について物理学は一切述べないし
説明してはいけない、このぐらい理解できないから単なる暗記しかできないヴぁカが生まれる。
物理学の観測や観測者を人が観測するとかミスリードするような奴も例外なく頭がおかしい、関係性を説明するときに
観測と言い直しているだけで人が一切介在しなくても観測が成立しなければ物理法則の説明などできない。

140ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 09:23:05.13ID:D7mnrc0g
光に質量はあるよ

141ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 10:24:41.29ID:ymCR6JwZ
>>37
そいつは東八郎か綾小路きみまろです

142ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 10:27:23.31ID:ymCR6JwZ
>>57
筒があたたまる

143ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 10:56:26.89ID:ZpADfjB3
それがもとでビックバンが起こったりして。w

144ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 11:46:11.27ID:ekustXnS
ブライトさーん、もっと殴ってくれ

145ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 14:26:22.11ID:vZqWQojl
ホロニックアーマーか

146ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/04(月) 14:53:27.82ID:Wrnb5Fad
ミクロの世界では重力の及ぶ距離が0
ぶつかった粒子は1つに
そういう意味の1/0(分母0分子1)になるんだから
光子と光子がぶつかると1つの光子に、そして周囲への重力的な影響力は0

147ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/13(水) 21:31:27.22ID:5CYfkJ2P
やはり光は物質の元だったか。

148ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 05:22:49.68ID:SBj1LJVr
そもそも相対性理論が @質量=加速度 A光速では時間停止 を定義してるんだから、時間が無いものに加速度は無い=質量は無い となる

で、E=mc^2だからm=E/c2の質量が生まれるっていうが、この時間と空間を超越した速度cって数字の単位は結局何なんだ?って話になる。
この式はcを距離/時間の速度でなく謎の神がかった定数にすることで時間と空間を無理矢理式から消してるから。

この実験でもし本当に何か物質が生まれたら、cとは何ぞやって答えが出るが、
何も起きなかったら「あれ〜?エネルギーが足りないのかなー?」みたいな話になってcの定義の曖昧さがこれまでの100年に引き続いてまた棚上げになる
本来はcを疑わないといけないのに

149ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 09:43:09.56ID:MOwM3Kiu
>>148
何言ってんだこいつ

150ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 15:53:59.53ID:/Q7U0fip
物質ってのは、電磁波が極度に集中して振動(共振?)してる状態だと思うんだがどうだろう
自身の重力によって抜け出せなくなってる、つまりちっちゃいブラックホール的な

しかし2重スリット実験とか見るとある程度広がってるっぽいし違うかなぁ

151ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 19:52:14.36ID:RJOF2Jha
>>150
近い感覚があります

また、電磁波の挙動が空間に属していれば、
電磁波を引き止める本質は空間になるのかとも思います

となると、空間と物質が等価にもんsるような

152ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 20:02:55.84ID:RJOF2Jha
いや、そもそも空間が全てかも、空間の変容が全てかも

153ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 20:29:41.78ID:ZDzYlNQq
>>150
>>151
疑問に思うなら、すでに研究されている知見を学べばいいのに。
場の量子論 でもWikipediaでも見たら?

154ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/14(木) 21:16:52.60ID:EBd/XMeJ
物質化する度に誰かが世界のどこかで一人、また一人といなくなってゆく
気付いたのは開始から8年後の事であつた

155ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 12:40:15.26ID:xP8iw0nP
>>153
そこ一通り読んでも疑問が解決しなかったから聞くんだけど、波と粒子の違いは何なの?
波はその場に留まったりしないけど、粒子は広がらずにその場に留まる
何故?

156ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 12:54:56.65ID:iJkht/N/
光から何もないところに物質作っちゃうのかよ
魔法だろ

157ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 13:19:59.89ID:n6Qdug9O
光子力エネルギー?

158ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 15:37:05.41ID:5c/pQVvM
>>156
違う。光があるところから物質を作る

159ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 15:48:35.82ID:vswWWBvc
ヒッグス粒子の反粒子をぶつけると
なんと光から質量になる
これがビッグバンの正体

160ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 16:07:08.79ID:w/77wSNG
ヒッグス粒子は電荷を持っていたのか

161ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 16:08:10.08ID:iJkht/N/
波と粒子は違うっていうけどさ
粒子(物質)のふるまいの一つが波じゃね?

162ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 16:43:47.76ID:Qnn5U8Ew
>>39
金光教
霊波之光
ひかりの輪

163ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 17:23:22.51ID:lKvfaALw
>>161
光は古くから単体の波のエネルギーとされているけど、
量子力学の世界だと、単体の光子としても表現できるとされているって話だと思うよ。

量子力学は波のように広がり分布がある各種のエネルギーを、素粒子として表現する
ゲージ粒子という分類の粒子を定義しているし、それらは近年、ヒッグス粒子の存在を
確認する現象を計測したということで、全ての存在がほぼ確実とされているってところ。

今回の実験は、そのうち光というエネルギーのもととなる光子のみを使って、陽子、反陽子
を作り出し計測するというお話。

164ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/15(金) 19:07:16.26ID:w/77wSNG
ついに陽子が作れるようになったのか
錬金術の完成まであと少し

165ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/16(土) 13:42:00.54ID:zlnSqFm3
結局最後にどこか近傍の物質と結合して、思いっ切り放射性物質になる悪寒。

166ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/16(土) 20:20:47.22ID:HJZA+hec
ざっくり言って

ウルトラマンってことすよね?

167ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/16(土) 23:45:21.40ID:Z+5KkGTA
>>163-164
陽子と反陽子ではなく、電子と陽電子

168ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/17(日) 00:04:23.72ID:DgrxVC47
陽子崩壊は確定じゃん
おいおいおい
だからアレ立てたのな

169ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/06/17(日) 00:13:05.26ID:MRGTjXB1
おち〇ぽミルクの作り方

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