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【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 ：2018/04/05 〜 最終レス ：2018/06/17
- 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/
- 2 ：
- Ｅ／（2ｃ）
- 3 ：
- すごい兵器になるな
http://9ch.net/Aa
- 4 ：
- 原子アセンブラーか
- 5 ：
- E/C^2
- 6 ：
- 超強力なレーザーを使い、光が電子を停止させる実験に成功
http://engineer.fabcross.jp/archeive/180226_laser.html
これ、原子が崩壊するとき、マイナス電子を強制放出後、自爆するって定義しているんだぞ
- 7 ：
- ガンマ線の更に上の領域だと光が光でいられなくなるってこと？
- 8 ：
- ヨード卵・光もこうやって生まれたのか
- 9 ：
- この装置じゃ無理そうだ
- 10 ：
- まず、原子力発電の仕組みが中心
原子核は、中性子エネルギーを受け取るとより強力な中性子エネルギーを放出する
一般的に金属だけではなく、空気も同じに作用する
ただ、この時、原子に固有磁場特性が発生し、常磁性、強磁性、反磁性が生じる
これらの磁場で中性子は、作用され、加速する
- 11 ：
- 光子さんが陽子さんになってまうんやな
- 12 ：
- 大丈夫かよ地球吹き飛ぶんじゃねぇの
- 13 ：
- 確率的に常に生成消滅を繰り返してるんじゃなかったんか
- 14 ：
- >>11
落ち着け
光子さんと光子さんが曲がり角でぶつかると、
でんこちゃんとひなたでんこちゃんに変身するんだ
- 15 ：
- 電子から光が出るのだから、逆もありだよな。
- 16 ：
- ．．．高エネルギーの光子？
- 17 ：
- E=mc^2
- 18 ：
- 金平板か…金平糖って読んだわ
- 19 ：
- 対消滅の逆の過程ってこと？
- 20 ：
- >7>19
そうだよ、感動だよね！
等しいエネルギーの物質に置換されなければならない
この過程は是非とも知りたいな
知識でも数字でもなく実験を見て、可能な限りひっくり返るその瞬間を
- 21 ：
- 危ないなぁ
- 22 ：
- 硬化残光やったぜ
- 23 ：
- 光のさらに先へ
- 24 ：
- アキラの覚醒ってこの論理かな？
- 25 ：
- 面白いな
物質とはいったい何なのか？
この探求になるよね
- 26 ：
- なるほど！
さっぱりわからんw
- 27 ：
- 一回の実験で装置全壊しそうなイメージ
- 28 ：
- 光を固体化する空想なら20年前にすでにやってた
- 29 ：
- 何の役に立つのかわからん
物質を光にして転送出来る？
- 30 ：
- 動物増やすな
- 31 ：
- 敵である
- 32 ：
- 電子対生成と何が違うの？というか必要な実験なの？
- 33 ：
- うぇるいおくｆじゃｓｄｊｋｆｖんｘｚｃ
- 34 ：
- 光の物質化過程はたぶん違う。
光ってのは、動けなくなると、その場でグルグル回る性質を持つ。
この段階で、なんらかのアクション、
たとえば、この状態でも動ける中性子かガンマ線が飛び込んできて、
複数の固着光を束ねて糸抜きの玉状態をつくるとか。
正直なとこ、ブラックホールでおこっていそうな反応。
そこで光が物質化するんじゃないかと推測している。
- 35 ：
- >>1
画像２枚目に何故かﾘﾗｯｸﾏがw
- 36 ：
- https://www.amazon.co.jp/dp/4152090979/
この本おもろかったよ
- 37 ：
- どっかの誰か「光あれ！」
- 38 ：
- >>34
＞正直なとこ、ブラックホールでおこっていそうな反応。
＞そこで光が物質化するんじゃないかと推測している。
だな。ブラックホールの質量を計測する方法は無いのだろうか？
吸い込まれた（光）エネルギーが物質化すれば、ブラックホールの質量は取り込まれた質量よりも増えているはず
昔から思っていた
宇宙が閉じているなら、宇宙の反対側？（あるいは中心）にビッグバンのエネルギーが集まって元の状態に戻るのでは？
- 39 ：
- 世界三大光
太田光
宇多田ヒカル
森光子
- 40 ：
- これがヘブンズフィールか
- 41 ：
- リアルリボルケインはよ
- 42 ：
-
超絶短波長のガンマ線同士ってこと？
- 43 ：
- >>42
ガンマ線かもしれんし、濃厚な暗黒物質かもしれんし、
ただ、高重力下でとらえられて、プルプル震動するようにまわっている光の粒子を
束ねて物質化することが、
ブラックホールの機能として存在するのではないかと
- 44 ：
- 物質も光もエネルギー形態が違うだけなんだね。
いつかエネルギーを同値交換できる日が来るんだろうな。
- 45 ：
- で、なんちゃらが実用化し、なんちゃらが改良し、なんちゃらがコピーし、なんちゃらが起源を主張すると
- 46 ：
- 手塚治虫の火の鳥みたいな世界だね
- 47 ：
- 光子どうしはぶつかるのか
てことは光子間で何らかの相互作用があるってこと？
対発生は単に一個の光子が電子/陽電子に気紛れに変わるだけなので
光子どうしの相互作用とは別だと思うんだけど
- 48 ：
- 物質粒子と呼ばれるクォークやレプトンだって、
物質を構成する粒子だからそう呼ばれてるだけであって、
クォークやレプトン自体は物質ではなく、
あれは早い話が場の励起状態や
というか素粒子はみーんな場の励起状態
- 49 ：
- ホロデッキ
- 50 ：
- >>48
とは言えクォークやレプトンはフェルミオンなのでパウリの排他律を満たす
ボゾンである光子とは性質が違うのでは
- 51 ：
- 逆ゴルディオンハンマー
- 52 ：
- >>48
それにボゾンは場の励起状態と言えるけど
フェルミオンに対応する場があるのかどうか
ヒッグス場の励起はヒッグス粒子だけど
電子は電磁場の励起じゃないし
電磁場の励起は光子なわけで
- 53 ：
- そうかディラック場ってのがあるんだっけ
- 54 ：
- >>1
>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
これの逆って考えると、エネルギーから物質を作るのはたいそう大変だなー。
- 55 ：
- シュタインズゲートゼロの放送が近い
- 56 ：
- もうしばらくはガマン腺バーストしてないんだが
- 57 ：
- 落雷によってガンマ線が発生し、空気中の窒素
原子核に衝突して同位体を形成し、これが崩壊
する際にニュートリノと陽電子を放出し、その
陽電子が空気中の電子と衝突することで頻繁に
対消滅を繰り返している、ってニュースが去年
あったな。
- 58 ：
- 内側が鏡になってる筒に1カ所穴をあけてさらに
穴の所には反射しないようにして光はその筒の中でのみ反射するようして
そこからライトで照らしたらどうなるの？
- 59 ：
- >>57
落雷の時に、オレの部屋で破裂音がしたのはソレか?
- 60 ：
- >>57
落雷というか雨雲内で頻繁に陽電子崩壊が起きてるって話じゃなかったか
- 61 ：
- >>60
カミオカンデの意味なし…
- 62 ：
- よくわからんが成功すればライトセイバーが実用化されるんだな
- 63 ：
- http://img.2ch.sc/ico/kasa-ri.gif
光を物質化？スレタイアホすぎない？
- 64 ：
- >>61
カミオカンデが計測しようとしたのは陽子崩壊であって陽電子崩壊じゃない
まぁ >>60 の言ってるのも正確には陽電子崩壊じゃなくて対消滅だが
- 65 ：
- http://img.2ch.sc/ico/kasa-ri.gif
宇宙誕生後暫く経つとe^+ + e^- → γ + γの過程が優位になって光子によるエントロピー生成が起こる。
- 66 ：
- >>8
それはブロイラー過程だろ
- 67 ：
- >>14
ボクは満子さんと衝突合体したいです（＞＜）
- 68 ：
- ばかめ、そんなに簡単に出来ると思うたか
- 69 ：
- この宇宙の始まりと同じ現象になったりしてｗ
- 70 ：
- 真っ黒のサングラスかけても眩しくてよくわからん物が出来るのか。
- 71 ：
- >>52
場の量子論や標準モデルでは、粒子はなんでも場の励起と考えるのさ。
だから電子は電子場の励起、クオークはクオーク場の励起。
いくつ場があるのか本当は分っていない。
- 72 ：
- >>71
分かりました
で最初の疑問に戻って、このブライトホイーラ過程とかいうのでは
光子どうしはどうやって相互作用するのでしょう
核力が中間子、つまりボゾン化したフェルミオンペアの交換で説明されるように
高エネルギーの光子は電子-陽電子対を交換するとでも言うのでしょうか
- 73 ：
- >>72
2つの光子があるとして、一つの光子から電子と陽電子ペアが生じる。
このとき生まれた電子が２つ目の光子を吸収する。この過程は同時に起こる。
その結果、２つの光子が相互作用して電子ー陽電子対が生じることになる。
ファインマン図形で書けば、Breit-Wheeler 過程はこのように書けるはず。
- 74 ：
- 思念も物体化出来たら面白いね。
- 75 ：
- Breit-Wheeler過程のファインマンダイアグラムこれね
https://media.springernature.com/original/springer-static/image/chp%3A10.1007%2F978-3-319-64316-8_8/MediaObjects/442651_1_En_8_Fig54_HTML.gif
- 76 ：
- >>73 >>75
なるほど
まぁ当たらずと言えど遠からずか
どうもありがとう
- 77 ：
- (´・ω・`)
光合成できる植物ってすごいよね
- 78 ：
- >>8
>>66
ワロタ
- 79 ：
- >>73 >>75
このダイアグラムをよく見ると電子-陽電子の対消滅を逆に見たものだし
陽電子を時間逆行する電子と見れば、電子が光を出しながら運動量を変える散乱過程だし
ファインマン・ダイアグラムでよく目にする相互作用に過ぎなかったんですね
勉強になりました
- 80 ：
- 応用を早ようしてや。
人口と人類の欲望は、もうビックバンの
ような様相やがな。 別の地球みたいな
惑星を見つけて数時間で移動できるとか
そんなスターウォースの世界を実現して
たもれ。
- 81 ：
- これは非常に興味深い実験だな
- 82 ：
- ピカード「光子魚雷発射用意」
- 83 ：
- 赤射出来るようになるってこと？
- 84 ：
- 光じゃなくなってるやん
- 85 ：
- イナビカリ
- 86 ：
- ブレサリアンが光は物質やエネルギーに変換すれば食べれると言っていたな。
- 87 ：
- ここの人って、概要をワードだけで覚えて理解できたといい、飛躍した応用を語り出すのがいるけどなんなの？
- 88 ：
- >>87
日本語が学問に向いてない理由がそれだよ
漢字の字面を見ただけでわかったつもりになれてしまうから知ったかぶりを量産する欠陥言語だ
- 89 ：
- >>88
知ったかぶりなんてどの言語の民族だろうと多数発生しているけど？
おまえがまさに典型的な知ったかぶりだろうw
- 90 ：
- >>89
英語は字面から意味を妄想出来ないため知ったかぶりが不可能
何も知らないのはお前
- 91 ：
- キューティーハニーのステマきた
- 92 ：
- >>90
日本語が学問に向いてないなんて証明されていないばかりか主張している言語学者など世界に存在しない
いるというなら提示しろ
いい加減な評論家紛いにしかいないよ
自国語で多彩に富んだ学術用語を表現出来ずに学術書は全て欧米から輸入しないといけない国が大部分なんだぞ
だから大学教育は英語以外では成立してないとこが多い
日本ほど早期から日本語(自国語)で高等教育を確立した国は無いんだよ
近代史において日本語ほど上手く適応した言語は無い
- 93 ：
- e=mc２
なのに、mが重力を生み、eが重力を生まない事は納得できる?
- 94 ：
- 物質の全ては光、根源は光
わたしを含めてみんな
光輝く存在なんです
- 95 ：
- >>92
でもお前低学歴じゃん
- 96 ：
- 通はラテン語だよな
- 97 ：
- >>79
よく見なくてもだぞ
- 98 ：
- >>95
おつかれw
反論出来ずに敗北宣言いただきましたw
- 99 ：
- >>98
低学歴ってので完全な反論だぞ
なぜなら日本語の文献では学位なんて取れないことくらいまともな学歴があれば知ってるから
知らない=低学歴
- 100 ：
- 仮説でしかないが、私がエネルギーと呼ぶものはおそらく原子の前段階なのではないかと思っている。
物質でも固体、液体、気体と状態変化をするが、ならば原子の、ひいては物質の前段階が存在しても不思議ではない。
それこそがエネルギーであり光。
我々の日常でよく見る蝋燭の炎も、また核分裂反応により電力を産む原子炉も、
毎日拝むことができる太陽の核融合も、そこで起こっている事の本質は、ある
物質が別の物質に変わるとき(蝋燭の炎の周りでおきてる酸化・核分裂でウラン
235がクリプトンとバリウムに分裂する事・核融合で水素がヘリウムに融合する事)
に余剰のエネルギーが熱やその他のエネルギー(ガンマ線等)を放出しているのであり、
この事から、物質は即ちエネルギー(光)の固体化したものであると言える。
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