【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］
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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/ >>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 >>114
低学歴だと、発言文字数が減るって知っている？ 光って波だろ？
波と波をどうやって衝突させられるんだ？ 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 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 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 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。 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 そもそも相対性理論が ①質量=加速度 ②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 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 >>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 いや、そもそも空間が全てかも、空間の変容が全てかも >>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？ 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 >>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？ 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 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 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? >>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。 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 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。 >>163-164
陽子と反陽子ではなく、電子と陽電子 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 ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
