最近のトラックバック

無料ブログはココログ

« チワワが犬のお巡りさんになった! | トップページ | 石油資源がなくなったとしたら! »

2010年11月21日 (日)

宇宙の謎の解明に期待「反物質」閉じ込める!

反物質と言う言葉をお聞きになったことはあると思います。反物質とは宇宙創世記に通常の物質と同じ量の反物質ができたと言われて物質と反物質が衝突すると両方が消滅し質量がエネルギーとなって放出されるのですが、現在の宇宙では物質だけが残り反物質は残っていません。なぜそうなっているのかよく分かっていないのですが、もし合成した反物質ができればそれを手がかりに理由を突き止めることが出来のです。ところが今回その実験に成功したところがあります。理化学研究所などが参加する8カ国の国際研究チームは通常の物質と反対の性質を持つ反物質を装置の中に閉じ込めることに世界で初めて成功したのです。もし反物質と通常の物質の違いが分かれば物理学の基礎を検証できることになり宇宙の謎の解明につながることになるのです。

反物質は、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質のことで、例えて言うと、電子はマイナスの電荷を持ちますが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持ちます。中性子と反中性子は電荷を持ちませんが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されているというわけです。しかし反物質は自然界には殆ど存在しないので、人工的に作らねば得ることが難しいのです。非常に高いエネルギーを持つ粒子どうしを衝突させると多くの粒子が新たに生成されることは既に知られていて、これは粒子が衝突前に持っていたエネルギーがそれに相当する質量に変わるためであり、物質と反物質の衝突とは逆の事が起こるということですが、これによって生成される粒子の中に反粒子が実際に含まれているのだそうです。そのため現在では、人工的に高エネルギーの粒子を、粒子加速器という非常に巨大な装置を使って作り出し、それらを衝突させて反粒子を作りだし捕獲することで反粒子を手にしているのです。

反物質がどうしてわれわれの住む宇宙では殆ど存在していないのかは、長い間、物理学の大きな疑問の一つだったのですが、その疑問が部分的ではありますが分かりつつあります。初期宇宙においての超高温のカオス状態の中で、クオークから陽子や中性子が出来、中間子が生まれ、それぞれの反粒子との衝突で光子(電磁波・ガンマ線)に変換したり、再び対生成されていた頃にすべては起こったと考えられているのです。従来、物質と反物質はプラスとマイナスというように性質が逆なだけでその寿命を全く同じだと考えられていたのですが、近年、粒子群の中で「物質と反物質の寿命がほんの少しだけ違う」というものがあると分かってきたのです。それが分かったのは日本の高エネルギー加速器研究機構のBelle検出器によって発見されたのです。つまり「反物質の寿命がわずかに短かった」のです。これにより、初期宇宙の混沌の世界は、ほんのわずかですが反物質だけが消滅し物質だけが取り残されたのです。それは無限に近いほどの回数の生成・消滅の果てに、「やがて宇宙は物質だけで構成されるようになった」ということです。

そして今回、反物質を閉じ込めることに成功したのです。水素原子と反対の性質を持つ反水素原子で、反水素原子はマイナスの性質を持つ反陽子と、プラスの性質を持つ陽電子からできているそうですが、研究チームはジュネーブにある欧州合同原子核研究機関の装置を使って反陽子と陽子を作り、これを混ぜ合わせて反水素原子を合成し、強い磁力を加え瓶のような装置の中に反水素原子だけを閉じ込めることに成功したのです。と言ってもわずか約0,2秒間ときわめて短い時間でしかないのです。しかしこんな短くても反物質を閉じ込めることができたのは世界で初めての快挙なのです。

ちなみに反物質は、周囲の物質と対消滅を行うことにより自身の質量の200%をエネルギーに転換できるので、宇宙開発上課題となっている燃料の質量を軽量化できるということです。NASAは反物質動力の推進機関に関心を示しているそうで、宇宙船のエンジンとして比べれば、化学燃料は質量の10-8倍が、核融合では質量の10-2倍、反物質を使えばその大部分がエネルギーとなるということで、例えば100kgの深宇宙探査機を50年間加速させるのに必要な反物質燃料はたった100μgでいいそうです。

« チワワが犬のお巡りさんになった! | トップページ | 石油資源がなくなったとしたら! »

宇宙・サイエンス・科学技術」カテゴリの記事

コメント

コメントを書く

(ウェブ上には掲載しません)

トラックバック


この記事へのトラックバック一覧です: 宇宙の謎の解明に期待「反物質」閉じ込める!:

« チワワが犬のお巡りさんになった! | トップページ | 石油資源がなくなったとしたら! »