【素粒子のお話】反粒子ってなに？

ここまでにクォークとかレプトンとかの素粒子のお話をしてきましたが、その素粒子たちには「重さはまったく同じなのに、電気的な性質がまったく正反対」という微妙なそっくりさんが存在するんです。

そんな微妙なそっくりさんのことを、反粒子と呼んでいます。基本的に素粒子の名前の前に「反」とつけるだけです。例えばプラスの電気を持つアップクォークの反粒子はマイナスの電気を持つ反アップクォーク、マイナスの電気を持つダウンクォークの反粒子はプラスの電気を持つ反ダウンクォーク、マイナスの電気を持つ電子の反粒子はプラスの電気を持つ陽電子（反電子でもいいのですがプラスの電子ということで陽電子と呼ばれることがほとんどです）、といった感じです。

それじゃあニュートリノみたいな電気を持っていない素粒子の反粒子ってなんなの…？という疑問も出てくるかもしれません。ニュートリノと反ニュートリノって同じものなのか違うものなのか、実は今でも実験で確かめようとしていたりします。まだ確実にはわかっていません。

そんな反粒子たちも普通の粒子たちと同じようにくっついたりはなれたりすることができます。アップアップダウンで陽子ができるように反アップ反アップ反ダウンで反陽子ができますし、陽子と電子で水素原子ができるように反陽子と陽電子で反水素原子ができます。粒子の世界と同じように、反粒子の世界も作ることができるのです。粒子でできた物質に対して、反粒子でできたものは反物質と呼んでいます。

そんな粒子と反粒子ですが、その2つが出会うとエネルギーを出して消える対消滅というとんでもない性質を持っています。電子と陽電子がぶつかれば対消滅を起こして消えてしまい、そのエネルギーが光などの別のものになって放出されるのです。このときのエネルギーはとてもとっても大きいもので、消えちゃった粒子たちの重さが大きければ大きいほど、大きなエネルギーが生まれます。

反対にとっても大きなエネルギーがあると、そこから粒子と反粒子が生まれる対生成なんて性質もあります。なにもないところ（エネルギーはありますけど）から粒子と反粒子が生まれるって、SFっぽくてすっごくかっこいい気がしますよね。