2012-06-05

シリーズ 超極小『素粒子』の世界16 ~【質量】【電荷】って何?~

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(こちらからお借りしました。)
こんにちわ。素粒子をエネルギーから捉えなおすシリーズ。第三弾です。
素粒子をエネルギーから捉え直すと可能性が拡がる!では、
素粒子を【エネルギーの塊である】と捉える事で、様々な現象の説明が出来る事が分かりました。
また、前回のエントリーでは、
【電磁波はエネルギーそのものである。】
【物質は電磁波を吸収・放出する事で安定している。】
という事を提起しました。
これらを踏まえると、
【物質とはエネルギーが集積した状態の事を指し、そのエネルギーは絶えず吸収・放出を繰り返している。】
という事が想定出来ます。
さて、このような想定をした時に問題になるのが、「質量」「電荷」です。
一般的にエネルギーには粒子の特徴である「質量」や「電荷」は存在しないと言われています。
粒子がエネルギーの集積状態だとすると、エネルギーに無いものが粒子になると当然現れるのは、ちょっと可笑しい
そこで今回は、「質量」や「電荷」について追求して行きたいと思います :D
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□質量とは?
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質量とは「重力を生み出す性質」や「慣性力の大かさ(動かし難さ)」を示す数値である。と定義されています。(リンク)
質量の単位には【kg】【eV】が使われますが、私達の身近にあるものはご存知の通り【kg】で表されます。
【ev】として表現されるのは、目には見えない素流子の質量です。【ev】は日本語にすると「電子ボルト」で電子の持つエネルギーの単位ですが、なぜ【eV】という馴染みの無い単位で表されるのでしょうか?
実は、「質量」というものは直接測定しているのではなく、E=1/2mv2やE=mc2といったエネルギーを求める式を用いて質量を計算しているだけなのです。
つまりエネルギーと速度の関係を「質量」と定義しているのです。逆の言い方をすると、エネルギーと速度の関係を測定出来るものに対して「粒子」と呼んでいるという事ですね。
□電荷とは?
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電荷とは、「素粒子が持つ性質の一つ」と定義されています。(リンク)
歴史的には18世紀に行われたクーロンの実験により、「猫の皮でこすったエボナイトと接触させた導体」と「絹布でこすった硝子と接触させた導体」が一定の法則(F=(1/4πε2)・(q1・q2)で引き合うという事が発見されます。この物質の持つ引き合ったり反発したりする特徴は「電荷」と名づけられました。
その後、様々な人が基準となる電荷の大きさ(電気素量と言います。)を計測しますが、有名なのは、ミリカンによって行われた測定です。彼の実験では、帯電させた油滴の電界中の落下速度の変化から電荷の大きさを測定します。
電界は電圧を電極間の距離で割った数値です。電圧は電気的なエネルギーと同義ですので、「電荷」も質量と同様、エネルギーと速度の変化から求められる特徴という事になります。
□「質量」や「電荷」は、エネルギーが集積する事によって得られる仕事可能性の一つに過ぎない。
質量及び電荷の計測方法を整理・分析する事で見えてくるのは、
どちらもエネルギーと速度の変化から求められる粒子の特徴を数値化したものでしかない。という事です。
エネルギー与える事で速度が変化すると言う事は、とりもなおさずその粒子にはなんらかの「仕事能力」を有している事になります。
以上の事から質量、電荷を再定義すると、
「質量、電荷は、エネルギーが集積する事によって可能になる仕事能力を観念で捕らえやすい様に数値化したもの。」
という事になります。水蒸気(気体)と氷(固体)も同じ水ですが、状態によって出来る事(仕事能力)は全然異なりますよね。
エネルギーも同様で、ふわふわと漂っている場合とギュッと集積する場合には、仕事能力が変わって来るという事なのです。
「質量」と「電荷」をこの様に捉える事で今回のエントリーの最初に提起した 
【物質とはエネルギーが集積した状態の事を指し、そのエネルギーは絶えず吸収・放出を繰り返している。】
という提起も深みを増したのではないでしょうか?
次回は、実際に電磁波から粒子が作られる実験を紹介します。お楽しみに。。

List    投稿者 arinco | 2012-06-05 | Posted in ⑬相対性理論・量子力学・素粒子No Comments » 

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