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2011年1月12日 (水)

反物質が雷で生成!

反物質と言う言葉がありますが、これは宇宙誕生期には物質と同じ量の反物質があったとされています。反物質とは通常の物質と重さは同じですが電気や磁気の性質が反対の物質と言う事です。そして物質と反物質が衝突すると両方が消滅(対消滅)してしまい、現在では物質だけが残ったと言うわけです。当初は物質と反物質は字のごとく性質が逆と言うだけでその寿命も全く同じだと考えられていました。

ところが近年、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」というものがあることが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検出器によってです。これにより、初期宇宙の混沌の一瞬の間の「物質と反物質の対生成と対消滅」において、ほんのわずかな可能性なのですが反物質だけが消滅し物質だけが残り、無限に近い生成・消滅を繰り返すことで、宇宙には物質だけが残り、今の宇宙ができたと考えられています。

ただ反物質は自然界にはあまり存在しないとされており、加速器の中など非常に狭い場所に大きなエネルギーを集めないとできないと考えられていたのですが、ところが今回、雷と言う自然現象で生成することが分かったのです。そしてそれを示す証拠をNASAが始めて発見したのです。それによると、2009年12月にNASAのガンマ線天文衛星「フェルミ」がエジプト上空を通過中に、特徴的なガンマ線を検出したのです。それを分析したところ反物質の一種で通常の電子とは反対のプラスの電気を帯びた陽電子が、衛星を構成する物質の電子と衝突して消滅したときに発生したガンマ線であることが分かったのです。

同じ時刻に南に約4500km離れたザンビアで雷が発生していることから、まず雷に伴ってガンマ線が発生し、これが大気中の物質の原子核近くを通過すると陽電子に変化し、地球の磁場に沿って北方に移動し、微量が衛星にぶつかったと見られています。ただザンビアからエジプトまでは遠く、直進するガンマ線は水平線に阻まれて衛星に到達できないため、雷由来のガンマ線が直接検出されたわけではないとしています。

今回の発見は雷という自然現象で反物質が生成すると言うことで「これは、地球のメカニズムに関する根本的な新発見だ」と、デューク大学で雷を研究するスティーブン・カマー氏は話しています。「どこかの惑星に反物質を作り出す雷があって宇宙に反物質を発射しているなどと言えばまるでSFのようだが、それが地球で起きているとは本当に驚きだ」。と言っているほど今回の発見は驚きをもって受け止められていたり、素粒子物理学者にとっても意外で大変興味深いと述べています。

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