反水素原子の大量合成に成功 123
ストーリー by yourCat
反物質エンジン全開！ワープに入る！ 部門より
反物質エンジン全開！ワープに入る！ 部門より
tsutosan曰く、"毎日新聞の記事によると、SFなどでよく耳にする「反物質」の水素原子を大量に合成することに東大などの国際研究グループが成功したそうです。反物質の存在は1932年に実験で確認されており、1996年には合成にも成功しています。今回の成果は反物質を大量に合成することに成功したことのようです。ただ、反物質を1グラム作るためにはCERNの施設で100億年以上かかるそうなので、エネルギー源として利用できるようになるのはまだまだ先のことのようです。"
shadowfire曰く、 "東京大学大学院理科系研究科早野研究室に詳細な内容があります。"
SFのエネルギー問題を一手に引き受けてきた反物質。大量生成が可能となるとにわかに期待してしまう。
なお、国内の研究室のwebページは情報が遅く内容がつまらないものが多いのだが、早野研究室はFlashムービーまで用意する熱心さ。アピールする意識が強くてなかなかよさげだ。是非見にいこう。
えーっと、 (スコア:1)
反物質って「合成」するものなんですか？
Re:えーっと、 (スコア:2, 参考になる)
たしか、通常にある粒子以外は色々な反応で作るけど
どっちかってーと、生成のほうがぴったりくると思う
反物質も割と簡単に出てくるのは聞くが(ベータ崩壊は中性子->陽子+電子+反eニュートリノ?)
...
と、ここで気づいたけど、反水素なわけで、反陽子+陽電子だから合成かも。
# 無駄なこと書いたのでIDで
M-FalconSky (暑いか寒い)
Re:えーっと、 (スコア:1)
多分そうだと思いますよ。
個別に生成したやつを一定空間に密閉して、冷やせばいいわけなんで(^^;
たしか、大雑把に言えばそうだったと思う(^^;
(_ _)ZZZZzzzzz...... I'm sleepy
Re:えーっと、 (スコア:1)
「大量に」作れたのに、1g作るのに100億年って……
この「大量」に作れた反物質ってどれくらいの量だったんでしょうね。
Re:えーっと、 (スコア:1)
1モルが何個かは子供のころに習ったと思いますので・・・
反物質カラス (スコア:1)
-- 哀れな日本人専用(sorry Japanese only) --
Re:反物質カラス (スコア:1)
反物質カラスが存在したら、そいつは存在をはじめた瞬間に周囲の 空気と爆発的に反応して、一帯を激しく吹き飛ばして壊滅的な 被害を与えた上で死にます。 「カラスは対消滅して死ぬ」と言った方が正しいかも(笑)。
反動推進 (スコア:1)
←← （物質に変換）
↓ ↑
↓ ↑
質量 エネルギ
↓ ↑
↓ ↑
（変換）→→→→→エネルギーとして使用
でグルグルまわしたら反動で飛べるという夢をみたことが
あるのですが、これどうでしょうか？
Re:反動推進 (スコア:1)
「エネルギーとして使用」した分がどこからも補充されて いないので早晩エネルギーが尽きて終わりです。 残念ながら。
Re:反動推進 (スコア:1)
相転移エンジン (スコア:1)
やることで,投入したよりも多くのエネルギーを得るっていう
相転移機関が・・・。
Re:反動推進 (スコア:1)
# 私にはぐるぐる回っているようにしか見えないんですけど
-- 哀れな日本人専用(sorry Japanese only) --
Re:反動推進(自己レス） (スコア:1)
重さのあるものを加速して、重さのない状態（エネルギー）で持ち上げて、
そとにガスのようなものを出さずに推進するというものです。
エネルギー＜－＞物質の変換のところにもエネルギーが必要です。
補給
↓
↓
←← （物質に変換）
↓ ↑
↓ ↑
質量 エネルギ
↓ ↑
↓ ↑
（変換）→→・→ちょっとエネルギー使用（船内活動用その他）
Re:反動推進 (スコア:1)
ところで、山本弘氏 [nifty.com]の「こんなにヘンだぞ！『空想科学読本』」によれば、通常物質と負質量物質をくっつけておくと、運動量の収支ゼロでどんどん加速していくという不思議なことが起こるそうです。
閉じた系で考える必要は無いでしょ？ (スコア:2, 興味深い)
反物質を生成→ -Y
通常物質を補給→ -Z
Xは使用した反物質の質量エネルギー×2×変換効率
Yは使用した反物質の質量エネルギー×変換効率
Zは空間から通常物質を補給するために必要なエネルギー
X > Y+Z にできないとしたら理由は「保存則」でなくて変換効率の低さだと思うな.
Re:閉じた系で考える必要は無いでしょ？ (スコア:1)
Re:閉じた系で考える必要は無いでしょ？ (スコア:1, 参考になる)
違いますね。エネルギーから反物質を作る変換効率が５０％以上なら、以下のようなサイクルでエネルギーを取り出せます。
仮定は、通常物質を取り込むのに必要なエネルギー (Z) はゼロだとしてます。まぁ、これは宇宙に満ちているので、そんなに変な仮定でもないと思います。
先ず、１単位の反物質があるとします。
R が２を越えなければ、使用可能なエネルギーは得られるわけで、R が２のときが最低の変換効率になる。２単位のエネルギーで１単位の反物質を作るので 1/2 = 0.5 = 50%
まぁ、こんなに高効率な変換はできないだろうから、現実的ではないでしょうけど。
Re:閉じた系で考える必要は無いでしょ？ (スコア:2, 興味深い)
> 正物質だけが事象の地平線のあっちがわにおっこちて反物質
> だけこっちに取り残される、というケースがあるらしく。
これは反物質がブラックホールに落ちるのではくて、
負のエネルギーを持つ物質がブラックホールに落ちます。
反物質は、正のエネルギーのを持つので、
ブラックホールの蒸発の話とは別の話です。
エネルギー効率も悪そう (スコア:1)
中間子や（使えれば）ガンマ線で物を暖め、お湯を沸かして発電する
事になり、エネルギー効率が悪そうです。
もっとも、核融合発電（が実現したとして）も中性子でお湯を沸かす
みたいですから同じなんですが。
だれか燃料電池みたいに「水素を流し込むとヘリウムと熱が出る」ような
核融合炉（電池）を作ってくれないかな。
反水素と水素を別の口から流し込むと直接発電（＋熱）してくれてもいいや。
そういえばＳＦのローダンシリーズでは「反物質は同じ物質
（原子レベル）と対消滅するので、なぜか反物質が存在しない
インケロニウムという物質で囲えば保存出来る」という設定が
有りました。陽子とか中性子とか知らないのかしらん。
Kom
Re:エネルギー効率も悪そう (スコア:2, おもしろおかしい)
エ、エンタープライズもお湯を沸かして飛んでるんでしょうか。
Re:エネルギー効率も悪そう (スコア:1)
Re:エネルギー効率も悪そう (スコア:1)
「陽子」だの「中性子」だの書くと「核兵器」と直結しそうで別の設定にしたのかも・・・
まぁ，下手にその時代の科学技術を前提にすると，読み物としては
長持ちしないので，架空のモノにしただけってのがそれらしいところかな？
＃反物質と聞いて頭に流れるテーマ曲で歳が解りそうな気がする(笑)
Re:エネルギー効率も悪そう (スコア:1)
>「陽子」だの「中性子」だの書くと「核兵器」と直結しそうで
>別の設定にしたのかも・・・
ローダンシリーズの最初の数巻では、世界はもろに冷戦真っ只中、
という背景で描かれていますよ。
＃原爆か水爆か中性子爆弾かは忘れましたが、冷たい中性子をつかった
＃アルコン人の核反応抑止シールドに引っかからない爆弾を作る、
＃と言う話もあったように思うが・・・すみません、手元に原著がないので
＃未確認です(汗)。
---- redbrick
Re:エネルギー効率も悪そう (スコア:1)
(_ _)ZZZZzzzzz...... I'm sleepy
Re:エネルギー効率も悪そう (スコア:2, 興味深い)
太陽電池のように、直接放射線を光に見立てて半導体で受け、
そこから発電する原子力電池が使われていたそうですが。
# アメリカの探査衛星も火星より先に行く奴は原子力電池ですよね。
しかし、これもエネルギー変換効率は悪そうです。
現在のところ、熱機関（シーケンシャル蒸気タービン）の
熱効率（４８か４９％ぐらい？）が一番効率いいのかな。
電子を生成する核反応があったとしても、そのエネルギーの
大半は生成物（電子含む）の運動エネルギーになって出てくるので、
そういう弾丸みたいなのを電極で受けたところで
たいしたエネルギー効率にはならないっぽいのがね。
電極の内部にもぐりこむ過程でエネルギーを放出し、次々に
対生成なんかをされたとしても、それを効率良く取り出せない
ってのじゃ使えないわけです。
そりゃ、エネルギーを使い果たしたカスのような電子は
捕捉できるでしょうけど、それじゃ効率は期待できんし。
んで、運動エネルギーを効率よく利用するとなると、やおらMHD発電か
単純に熱運動へ変えて温度差でタービンを回して発電ということに
なるのでしょう。電磁誘導を使ったほうが現状だとより多くの電力を
取り出せますから。
でも、こういうのは既存技術の延長で話をしているだけなので、
もしかすると核エネルギーには核エネルギーに合った新しい
エネルギー変換方法があるのかもしれません。
MHD発電 (スコア:2, 興味深い)
多分このMHD発電 [titech.ac.jp]とかいうやつのことではないでしょうか。
残念ながら、これ単体では思ったより発電効率が良くないようですが、これで発電した後に水を沸かして～とかすることで50～60%の効率を確保できるようです。
＃他に直接電気を得る発電方法といえば・・・ミノフスキー型核融合炉（違
Re:エネルギー源? (スコア:2, 参考になる)
さらに太陽系外に旅立つときは、太陽光や恒星のエネルギーを利用することは難しいですからね。太陽系内で太陽光のエネルギーを反物質化して持っていけば便利なんですよ。
なにせ原子力発電は世界的に禁止されそうだし、燃料が「重い」ですから・・・
Re:エネルギー源? (スコア:2, 参考になる)
一般的な話として書いています。take0mさんに文句を言ってるわけではありません。
Re:エネルギー源? (スコア:1)
じゃあ、これを使いますか！
http://www.fukkan.com/
しかし、我々の世紀には無理そうですからなぁ。
スタートレックの24世紀でさえ、この銀河の19％しか制覇していない人類（笑
Re:エネルギー源? (スコア:2, 興味深い)
しばらくすると今までのとは別のエネルギー問題が出てくるのは必須かもしれませんが、1000年ぐらいは大丈夫ではないかと。
Re:エネルギー源? (スコア:1)
御意。
ただ、エネルギー源には使えるかと。つまり、エネルギー供給できない恒星間宇宙船などに搭載するとか(^^;。(とはいえ、反物質というエネルギーを作るために途方もないエネルギーが必要だという矛盾を抱えていますが。)
Re:エネルギー源? (スコア:1)
ただ、質量分エネルギーが生成されることを考えると、
重量対エネルギー発生量が非常に多いでしょうから、
エネルギーを蓄積するのに使えると思います。
この調子で研究をがんばっていけば、惑星間宇宙船
に役立つかもしれません。
エネルギー問題はエネルギー問題でも・・・ (スコア:1)
＃SFで日常的に使うほうのエネルギーが問題になることってまず無いので・・・。
Re:エネルギー問題はエネルギー問題でも・・・ (スコア:1)
# 航行エネルギーじゃないエネルギーを問題にしたっていう意味で。
あとは、そのオマージュの「くさい方程式」とか…って、これはエネルギー問題じゃない(笑)。
Re:エネルギー問題はエネルギー問題でも・・・ (スコア:1)
酸素不足ってよくネタとして（導入とかイベントでとか・・・）は見かけるけど、それが主題になってる作品は珍しいですね。（気づいてないだけ？(^^;）
＃というわけで、私の元のコメントの「SFで日常的に～」のとこは、「SFで日常的に使うほうのエネルギーの技術が問題になることは～」と読んでください（ｗ
Re:エネルギー問題はエネルギー問題でも・・・ (スコア:1)
＜ネタバレ注意＞あれも航行エネルギーの話ですよね？ いや、正確には、制動（加速）のためのエネルギーってことですかね。てか、そもそも宇宙を「航行」するにはエネルギーはいらんですね。＜／ネタバレ注意＞
Re:エネルギー源? (スコア:1)
発電配電システムってのは、かなりコストのかかるオンデマンドシステムという視点が必要です。コスト、つまり無駄なエネルギーを消費しているわけです。
Re:エネルギー源? (スコア:1)
これまたおやくそくですが、 無駄なエネルギー消費という点で言うと、 おそらく反物質の方も半端じゃないですね。 なにしろ、通常物質と触れただけでドッカーンですから、 ただ単に保存しておくだけでも、磁気だかレーザーだかで閉じ込め続けないといけないわけで。
とはいえ閉じ込めに使う分は蓄積した反物質を小出しにすれば十分で、閉じ込め設備の分を入れてすら、取り出せるエネルギー／質量比が抜群に良い、というのが魅力なのかなと理解しています。
/.らしく・・・ (スコア:2, おもしろおかしい)
注意書きに「急激な衝撃を加えると本体の故障、周辺地区の壊滅などの危険性があります」の記述有り（ｗ
＃私みたいなうっかり者が持った日には・・・
Re:/.らしく・・・ (スコア:2, 参考になる)
いい加減に計算してみんとすなり。
まずノートPCの消費電力をざっと100Wくらい (反物質ノートPCは省電力なんて考えないだろうからもっと大きいか?)として、10×365.26日フル稼働させると、約3.156e10J．このエネルギーが瞬時に解放されると、その破壊力は……えーと、TNT火薬1トンが2.6e9J相当らしいので、TNT火薬約12.13トン相当と言っていいのかな。webを漁ると「TNT火薬1トンで6階建てビルが吹っ飛ぶ」なんて記述があったので……ううむ、確かに「周辺地区の壊滅」。反物質自身の閉じ込め用のエネルギーも解放されるから本当はもっと破壊力ありそう。んでそれらがガンマ線やらなにやらの形で放出されるとあっては……。うーん、誰だろうと反物質ノートPC使ってる人の近くにはいたくないかも。^^;
一方、そんな破壊力を生む反物質の質量は、3.165e10Jを光速度の2乗で割って対消滅の片割れ分をさらに2で割って、1.76e-07kg。0.2ミリグラム弱ですか。E=mc^2おそるべし。
# 多分に計算間違いを含んでいる恐れがあります。
Re:/.らしく・・・ (スコア:1)
Re:2450年、東海村クレーター事件 (スコア:1)
無事に閉じ込めてる限りは、密かに放射性物質が漏れたりすることもないので安心(かなあ?^^;)。少なくとも、見えない放射能の恐怖に怯える心配はないですね。漏れたら、大爆発。はっきりしていて分かりやすく、クレーターも「クリーン」というメリット(違)が?
# って、反物質閉じ込め設備に亀裂があっても報告しないような体質が続いてたら、不安に変りはないケド。
あれ? そういえば、物質-反物質の対消滅のエネルギーって、どういう形で解放されるんでせう? 物理学の知識が無いんで知らないんですが、某アニメでは「光になれぇ～～!!」とか言って対消滅を起こしていたっけかなあ。てことはガンマ線だかX線だかも放射されるのかなあ。周囲の物質が放射化されて、クレーターはやっぱり放射能を帯びるのでしょうか。教えて偉い人……。
ややいい加減な解説 (スコア:4, 興味深い)
このとき出てくるのが１.０２MeVのガンマ線です。
陽子と反陽子の場合は事情があって簡単には一緒にはなれません（内部構造があるので）
＋、－、中性のパイ中間子になったり、正反のミューオンを生み出したりします。最後にはミューオン（たち）が崩壊して電子と陽電子を生み出してこれが対消滅して光になるのですが、それまで結構かかります。
反物質が対消滅するときに目に見える光での爆発があるとすれば、ガンマ線や荷電粒子と大気中の原子（電子）との相互作用によってエネルギーが伝播されることで高温の大気が作られることによる･･･筈ですが、ガンマ線はあまり大気に吸収されず、生成される荷電粒子も光速に近い速度で運動しているのでなかなかエネルギーを落としません。
＜私見＞
かなり大量の反物質が対消滅しないと半径数百～数kmの範囲で微妙に暖かくなるくらいでは･･･どちらかといえば被爆による効果のほうが大きそう
＜私見＞
なお、ガンマ線などで放射能を帯びるためには、ガンマ線のエネルギーが８MeV以上になって原子核から粒子をもぎとるくらいのエネルギーが必要なので、クレータは奇麗なものでしょう。（多分）
/.configure;oddmake;oddmake install
Re:2450年、東海村クレーター事件 (スコア:2, 興味深い)
というか、ここまで誰もこのことを話に出してないことが驚異だ。
Re:2450年、東海村クレーター事件 (スコア:2, 参考になる)
陽子+反陽子については、
π中間子数個→μ粒子(電子の大質量/不安定版)→電子/陽電子
という感じではなかったかと。当然ニュートリノやγ線も出ます。
近くに居たくはないですね。:)
こいつらがどのくらい周囲を放射化するか、については詳しくないんでよくわかりません。でも、エネルギー当たりで言えば多分核分裂よりはきれいではないでしょうか。
対消滅で放射 (スコア:1, 興味深い)
Re:2450年、東海村クレーター事件 (スコア:1)
ちょっとの量で地球（太陽系）くらい吹っ飛びそうなんで大丈夫かと。
May the source be with you... always.
貯蔵自体できるんかなぁ？ (スコア:1)
結局、磁界でも使って浮かせるんかなぁ.....
磁界の維持だけでも膨大なエネルギー食いそうだが(^^;
(_ _)ZZZZzzzzz...... I'm sleepy
Re:貯蔵自体できるんかなぁ？ (スコア:2, すばらしい洞察)
> 結局、磁界でも使って浮かせるんかなぁ.....
反陽子だけのプラズマ状態なら電磁的なトラップという手が有るんですが, 今回は陽電子込みの原子あるいは分子状態みたいなので, ちょっと難しそうですね.
おそらく極低温にしておいてレーザを使った光圧トラップで保存しているんじゃないかとは想像するのですが...
Re:貯蔵自体できるんかなぁ？ (スコア:2, 参考になる)
>反水素原子は電気的に中性ですので、電磁トラップから逃げ出て
>電極に衝突し、物質に出会って対消滅します。
だそうで、少なくとも今回は反水素原子を保持する工夫は何ら凝らされてないようですね。
もちろん、合成反水素原子の初速度が充分低ければ水素原子と全く同様にレーザートラップ可能です。
同様にトラップできなかったら困るんかというとそんなことも無くって、ノーベル賞が来ます。