反粒子と対消滅

詳しく説明せよ、になると私もうろ覚えの理解
だが、まずはネットに書いていた簡単な概要。

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ニュートン力学や量子力学では、高速で運動する
電子を正しく扱うことができず、相対性理論が
組み込まれました。

それで出来たのが電子の相対論的
運動方程式（ディラック方程式）です。

方程式により、負の電荷（－e）を持つ電子や、
電子と同じスピンや質量を持ちながら、正の電荷
（＋ｅ）を持つ粒子と解釈できる解答ができました。

この方程式を元に陽電子が実験で見つかりました。

その後、全ての素粒子が、それと同じ質量を持ち、
電荷のような符号を持つ（加算的）量子数が正負
反対であるような反粒子の相棒を持つことが分か
りました。

要するに、＋の粒子と－の粒子がペアで
空間に存在しているということです。

その符号を持つ量子数を持たない粒子も
存在しますが、その場合の粒子は、粒子と
反粒子が同時存在だとみなします。

相対論的量子場理論的な素粒子の世界は、粒子と
反粒子が次々と生まれたり消えたりしながら、空間
（真空）に何かのエネルギーを生み出しています。

粒子と反粒子が出会うと、量子数が正と負で打ち消
しあってゼロになり、真空と同じ状態になります。

そこには打ち消しあう前の粒子と反粒子が
持っていた何かのエネルギーが残ります。

このような粒子の打消しを対消滅といいます。

この世界の物質は粒子で出来ており、
反粒子が存在するということは、あらゆる
物質には反物質も存在します。

物質も同様に、対になる反物質と
接触すると対消滅します。

水素やヘリウムなどの化学反応に例えると、
これらは異なる原子ではあるものの、その中身
は構成粒子の陽子・中性子・電子の数が異なるだけ
で、大抵は陽子と電子と中性子を内包しています。

そのため、どの原子を組み合わせても
陽子・反陽子、電子・陽電子、中性子・
反中性子の組み合わせが成立し、対消滅は
起こります。（多少数が余る事がある）

現在、この宇宙には反物質はほぼ全くと
言っていいほど残っていないそうです。

宇宙空間は真空であると言われるが、
実際は割といろんな物質がウロウロ
漂っており、完全な真空ではありません。

星雲や惑星間はスカスカなようであるが、
ある種の高エネルギーで満ちており、ダーク
マターやダークエネルギーと呼ばれております。

ダークマターは惑星間のバランスや
均衡に働いているエネルギーです。

なので、反物質が存在していてもすぐに何かと
対消滅を起こして消えてしまうので、よって、
その時に変換された高エネルギーが生じています。

静止した粒子と反粒子が対消滅した場合には、
粒子と反粒子が同じ質量を持つことを考え合わ
せると、そこには2mc2 のエネルギーが残される
ことになります。

2mc2は、アインシュタインのエネルギー保存の
法則（E = mc2）＝エネルギーと質量の等価で
生じます。

E＝mc２は相対性理論でお馴染みです。

E＝mc２（エネルギーと質量は等価）

エネルギー＝質量

エネルギー＝光速度の2乗

：質量＝光速度2乗

①エネルギーが大きくなると、
比例して大きな質量が必要。

②質量が大きければ、変換される
エネルギーも大きい。

③質量は光速の2乗という物凄い
早いスピードに等価している。

ざっと書くとこんな感じです。

つまり対消滅の時には、光速の
2乗を越える凄いエネルギーに
変換され、それが残るということです。

何らかの高エネルギーで加速された粒子と反粒子が
正面衝突して対消滅した場合には、消滅した部分
（点と呼ばれる）に、さらに高いエネルギーが集中
して残されます。

この世に存在する、熱や光を放出する
化学反応等は、全て質量とエネルギーの
等価性を利用したものです。

対消滅反応を起こすと質量が100％漏れなく
エネルギーに変わります。

実際はエネルギーと一緒に生成される別の物質が
エネルギーをいくらか持って行ってしまうので、
E=mc2 の式で示されるよりは僅かに少なくなります。

ただ、その変換効率は極めて悪く、ものを
燃やしたり薬品を反応させたりする物理化学
反応の世界では、質量のうち7千万分の1から
1億分の1程度がエネルギーに変わるだけです。

実際のエネルギー利用はそんな程度です。

しかし、その程度の僅かの変換効率でさえ、
ガソリンや灯油等の莫大なエネルギー変換が
あり、広く実用されているものが多々あります。

ヒトの世界ならこの程度の
ゴミエネルギーで充分ということです？

上記のような熱エネルギーの他、水力発電の
ような位置エネルギーを利用したものも、質量を
エネルギーに変換しているという事が出来ます。

位置エネルギーを多く持っている（高いところ
にある）水が落下すると位置エネルギーが運動
エネルギーに変わります。

運動エネルギーを多く持っているという事は
速度が速いという事と同意義です。

速度が速い物質は比例して質量が増大します。

例えば、水が落下して水車等を回す事で
運動エネルギーを得ていたとします。

水車が止まると速度が失われる、同時に
増大していた質量が消えるということになります。

水車の質量は、例えば回転を利用して脱穀
などに使われていたとすると、質量が労働
（農作業）にエネルギー変換されたと言えます。

このような、我々の現実世界に即した
エネルギー変換も対消滅の一種なのです。

運動エネルギーの他、発電所など電磁気的な
熱エネルギー変換は沢山存在しますよね？

対消滅とは逆に、真空の１点に 2mc2 以上の
エネルギーを集中させれば、そこから粒子と
反粒子の対を取り出すことができます。

これを対生成と呼んでいます。

対生成の時のエネルギーの集中は、粒子と反粒子を
対にして生み出す力を秘めた光子や、Ｚ粒子、グルー
オンなどの「力の粒子」が出来る特殊な状態だと
考えられます。

力の粒子とは、粒子と粒子の間に作用する粒子です。

対生成の時に十分な高エネルギーを注入できれば、
宇宙創成直後の超高エネルギー（ビックバン）に
しか存在しなかったような、重い粒子を作り出す
こともできます。

高エネルギー衝突型加速器は、この方法を使って、
発見出来ていない新粒子を見つけたり、それらの
粒子の間に働く力場を調べるための装置です。

現在、反物質を手に入れるには
人工的に作らなければなりません。

ウラン235などの極めて重い原子を粒子加速器で
超加速して衝突させ、核融合反応を起こして
ウランを超える質量を持つ超重原子を作ります。

その副産物として陽電子等が生まれるのを
期待する･･･といわれていますが、その確率は
100万分の1くらいだそうです。

よって、燃料として実用
できるほどの反物質は作れておりません。

ちなみに、反物質が初めて発見されてから
今までに人類が生み出す事に成功した反物質の
総量は10億分の2グラム程度です。

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こんな感じですが、ネットの記事だから
正確性は不明です。

これを踏まえて、次元論上では我々の
感じている物理世界はほぼ幻想の世界
である、と暗に説明しているわけです。

今月号の内容ですが、ひも理論は別枠でやる
として、反陽子（反粒子）と対消滅を踏まえて、
時間論を解説しております。

解説は簡単で、要するに陽子の方は我々の時間軸
方向に運動して、反陽子がその時間に逆行して
進んでいるという話です。

この2つの粒子の情報は繋がっております。

説明で書いたように、粒子と反粒子は
＋－の双子のようなものです。

我々が運動している原理は未来側に進む粒子
だから逆行する反粒子と干渉は出来ませんが、
情報自体は我々の世界と繋がっているというわけです。

タイムマシンが出来るとすれば、
反陽子を利用した何かかもしれません？

SFに出てくる反陽子爆弾は、対消滅した時に
放出される高エネルギーということになります。

この命題は別枠で書こうと思います。