２００２／０９／２３

ああ、本当に本当に久しぶり
今回の特集は、’反物質についての疑問’
誰か疑問に答えてね！！！

　世の中には’反物質’というものがあるそうである。つい最近、東大教授ら４人の研究グループが、反水素の大量生成に成功したという記事が新聞に載っていた。ちなみにその記事の要約は、次の通りである。
『ふつうの水素原子とは電気のプラス・マイナスなどが正反対の「反水素」原子を大量に作り出すことに、欧州合同原子核研究機関（ＣＥＲＮ）の早野龍五・東京大大学院教授らの国際研究チームが成功した。我々の世界と正反対のＳＦのようなあべこべ（反物質）世界や、素粒子の法則を解明する実験材料として活用でき、反物質科学という未知の領域の突破口となりそうだ。詳細は英科学誌ネイチャーの１９日付オンライン版に掲載される。反水素は、マイナスの電気をもつ反陽子とプラスの電気をもつ陽電子という、自然界にほとんど存在しない反粒子で構成される。現代物理学を支える多くの理論が水素原子の精密観測から生まれており、反物質世界の振る舞いを知るには大量の反水素原子が必要だ。　同研究チームは、真空中で高速の陽子を金属標的に当てて反陽子を作り、電磁力で１カ所に閉じこめた。この中で、放射性同位元素から作った極低温状態の陽電子と混合し、反水素原子を数万個生成させた。反水素の原子は９６年、ドイツやイタリアなどのグループがＣＥＲＮの施設を使って初めて合成に成功したが、３週間の実験で９個の原子しかできなかった。また反物質は通常の物質に触れると消滅してしまうため、この原子は誕生から１億分の１秒程度で消滅した。反水素の大量合成のためには、金属の板に高速の陽子をぶつけて取り出した反陽子のスピードをゆるめ、一カ所に集めることが重要だった。東大の早野龍五教授らのグループは、ＣＥＲＮの「反陽子減速器」を使い、反陽子を極低温状態で反応容器内に閉じ込めることに成功。ナトリウムから取り出した反電子を加えたところ、両者が混ざり合って反水素が生まれたことが確認できた。早野教授は「約２０時間の実験で、５万個以上の反水素が生成した」と話す。また反水素が存在した時間も「独伊のグループに比べ、数千〜１万倍は長い」という。』

　反水素といえば、USS　エンタープライズ号の燃料として有名である。ついにSFの世界が実現されるのだろうか？
　

　じゃあ、反物質て何だろう？　ていとくはTHE　INTERNETを用いて調べてみた。結果は、以下のようになる。

　・原子は、原子核（＋）と電子（−）でできているが、反物質は、原子核が（−）で電子（＋）ということになる。
　・反物質は、物質とくっつくと、「対消滅」といって、E=ｍｃ²に従っい、質量のすべてがエネルギーとなって消えてしまう。反物質が１gあれば、自動車を１０万年走らせる事ができる。
　・「粒子・反粒子の対称性を認めるならば、地球（太陽系）が負電荷の電子と正電荷の陽子で出来ているのは全くの偶然と考えられる。
　・宇宙がビックバーンという大爆発で誕生した時には、 「対生成」といって物質を構成する粒子と反物質を構成する反粒子というものが同量あったはず。
　

１．対消滅は危険じゃないのか？？？　
’対消滅’によって凄いエネルギーが得られるらしい。　E=ｍｃ²で得られるらしい。これは凄いことだが、危険じゃないのか？　で、ここの所を更に掘り下げて見ると、恐ろしい事が分かった。『 対消滅では、大量のガンマ線を放出して両方の粒子が消滅する。その爆発のエネルギーは大変なものだ。たとえば人間と反物質人間が握手をすると，１メガトン級の爆弾 （これ１発で小さな都市なら壊滅できる） 1000発分にも相当する大爆発が起きて２人は消滅する。』　水爆なんて目じゃない危険さである。対消滅は、物質と反物質が触れ合うことにより起こるらしいから、反物質を保存する容器は当然反物質でできている事にならないか？　当然、その反物質を格納している容器を取り付ける場所も反物質でなければならない。その場所が属している部分も反物質でなければならず・・・。いずれ大爆発である。どうやってコントロールするの？？？　で、その答えがありました。件の東大の研究グループのHPによると、次のように保存するらしい。

『反物質は、物質と出会うと「対消滅」によって跡形もなく消えてしまう。そこで反物質を蓄積するためには、まず、超高真空容器が必要。陽電子や反陽子は、電荷を持っているので、磁場と電場を組み合わせた装置（トラップ）で閉じ込めることが可能。今回の私たちの実験も、トラップを駆使しておこなわれた。反水素原子は電気的に中性なので、さらに工夫が必要であるが、近い将来、磁場ないしはレーザーを用いて閉じ込めが可能と考えられている。反物質を大量に作る事による危険性については、「大量」といっても原子数にして数万個という規模。これが実験装置内で消滅しても全く危険はない。 』
　のだそうだ。めでたし、めでたしである。

２．じゃあ、反水素原子１gって、どのれくらい？

　ていとくは、考えた。今現在は大量といっても、１万個程度しか作れないらしい。じゃあ、車を１０万年走らせる事が可能な１gという量を作るには、どの位かかるのだ。その答えは１００億年らしい。車を１０万年走らせるために１００億年かけて・・・。まあ、これが現在の科学力の限界・・・。でもなあ、１００億年って、宇宙の年齢と同じくらいじゃなかったか？　もっと冷静に考えてみると、現在の科学で作成された反物質の寿命は、長くておよそ　１／１００００秒。作っても作っても消滅である。反物質は本当に役に立つエネルギーとして日の目を見るのかなあ？

　

　それでも、反物質の実用化の研究はされているらしい。NASAの研究チームが、反物質エンジンは数十年以内に実現できるとする論文を『Journal of Propulsion and Power』誌に発表したのだそうだ。実際には 反物質生成の問題でかなり困難らしいが、反物質は宇宙船のエネルギーとしては理想らしい。陽電子にかぎれば、PET（陽電子放射断層撮影）という医療診断装置で、すでに役立っているとの事。 もしかしたら、本当に将来反物質エンジンが開発されて、USSエンタープライズ号の様に宇宙に飛び出す宇宙船が実現されるかもしれない。（じゃあ、宇宙戦艦ヤマトの’波動エンジンてなに？）

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