ちょっとサイエンス3

37

------------------------------------------------------------------------------------------------

■今日のテーマ  「光子の質量は0」          2004/1/6   No.163 

------------------------------------------------------------------------------------------------                
                                                                           
私がNo.161の「ちょっとコメント」で                                           
                                                                              
光、電波は電磁波で光子という素粒子がエネルギーを運ぶと考えられて              
いると理解しています。光子は重さがないとされていますが、ニュートリノ          
の例もありますからもしかして重さがあるかもしれませんね。                      
                                                                              
とコメントしたのですが、                                                      
                                                                             
「Yさん」より、こんなメールを頂きました。                                    
                                                                              
----------------------------------------                                                   
                                                                              
光子の質量ですが、これはニュートリノの質量問題とは                            
違い、理論的にゼロであることが分かっております。                              
                                                                              
粒子のエネルギー(E)、運動量(p)と質量(m)との関係                       
は、光速を c とすると、相対論的な下式で表されます。                          
                                                                              
E*E = (pc)*(pc) + (m*c*c)*(m*c*c)                                             
(二乗が上付き文字で書けないので長ったらしいですが。)                        
                                                                              
従って、光子の場合、m=0 で E=pcとなります。                                  
                                                                              
----------------------------------------                                                   
                                                                              
そこで、私が、                                                                
                                                                              
>光子の質量ですが、これはニュートリノ質量問題とは違い                        
>理論的にゼロであることがわかっております。                                  
                                                                              
とのことことですが、                                                          
私は相対論も素粒子論も深く理解していないのですが、                            
ニュートリノの質量問題は0と考えられていたのが若干の質量があったと            
理解しています。そのことから、宇宙物理学の構築に大きな影響があった            
と聞いています。                                                              
                                                                              
同様に、これはないと思いますが、光子の質量が0であるのが理論なら、            

38

もう新しい物理学は発展しないのでしょうか?                                    
                                                                              
同様に、光子より速い速さで進む「タキオン」が発見されたら(私はそん            
なことはないと思っていますが)相対性理論に変わる理論が出来るかも              
知れませんよね。                                                              
                                                                              
科学は、「理論は実験または現象によって支持される(裏付けされる)」             
という基本的立場をもっていますので、ぜひ、ニュートリノとの違いを              
教えて下さい。お願いいたします。                                              
                                                                              
と返事を書きました。Yさんは丁寧に返事を書いて下さいました。                  
                                                                              
----------------------------------------------------------                                       
                                                                              
ニュートリノについては、理論的に質量がゼロとなっていた訳                      
でなく、質量があっても理論上、何も問題がありませんでした。                    
                                                                              
但し、素粒子理論としては、そうですが、そのノンゼロ質量の                      
結果、宇宙論的には、閉じた宇宙となる可能性が大きくなり                        
ます。                                                                        
                                                                              
ですから、物理学者は、ニュートリノの質量の有無を検証すべく、                  
色々な実験を試みてきました。一つが、神岡のニュートリノ振動                    
の観測です。                                                                  
                                                                              
物理学は数学と違い、全て実験で検証する必要があります。                        
                                                                              
その観点から、光子のエネルギーと運動量から、光子の質量                        
を観測限界まで計測するという必要はあります。                                  
                                                                              
但し、電磁気学上、光子の質量は理論的にゼロ(absolute zero)                     
となっております。また、光子の質量がゼロであることと、電場                    
の強さが距離の2乗に反比例して減衰することとは関連して                        
おります。                                                                    
                                                                              
宜しくご査収お願い致します。                                                  
                                                                              
----------------------------------------                                                   
                                                                              
そこで、私はニュートン(科学雑誌)のバッックナンバーを読み返事を              
書きました。                                                                  

39

「ニュートリノに質量があるとき起きるニュートリノ振動は                        
これまでの「ニュートリノには質量がないという」前提で素粒子物理学              
の理論の(標準理論)の根底をゆるがす発見と評価されている」                    
                                                                              
上記がニュートン2003年3月号に記載されています。                          
                                                                              
しかし、宇宙論的には「閉じた宇宙」・・現在膨張している宇宙が                   
収縮・膨張をくり返す・・可能性が大きくなったのですね。                        
                                                                              
光子の質量が0というのは、absolute zero(絶対的に0)であって、                 
その検証はむずかしく、逆に0でなかったら量子力学、相対性理論                  
素粒子論が成り立たなくなってしまう。                                          
                                                                              
と理解すればよろしいでしょうか?                                              
                                                                              
という私からのメールにご丁寧に返事を頂きました。                              
                                                                              
------------------------------------------------------                                          
                                                                              
ニュートンのコメント自体は、広義では正しいと思います。                        
                                                                              
つまり、標準理論というのが、弱い相互作用と電磁相互作用と                      
の統一理論である「ワインバーグ-サラム-グラショウ理論」で                    
なく、強い相互作用を含む、統一理論を指しているのであれば。                    
                                                                              
電弱統一理論としてのW-S-G理論では、物質を構成する                        
素粒子はヒッグス粒子により、質量を獲得するとされており、                      
その観点からは、ニュートリノに質量があった方が、理論的                        
には、より自然な形となります。                                                
                                                                              
光子の質量がゼロでなければ、相対性理論と共に、電磁気学                        
も根底から見直すことになります。                                              
元々、電磁気学は相対論化されてましたので、表裏一体です。                      
                                                                              
-------------------------------------------------------                                         
                                                                              
Y様には「ちょっとサイエンス」当初からいろいろな情報をメールで                
送っていただき感謝しています。                                                
                                                                              
-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-             

40

■ちょっとコメント■                                                          
                                                                              
なんども返事を下さったYさんには感謝しています。                              
                                                                              
この「ちょっとサイエンス」の読者には専門的な知識を持っておられるかたが        
                                                                              
多数おられるので、こんなふうにメールを下さると助かります。                    
                                                                              
これからもよろしくお願いいたします。                                          
                                                                              
-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-=*-             
                                                                              
■「読者からのメール」より■                                                  
                                                                              
No.161で取り上げたNOx,SOxと酸性雨の関していろいろなメールを頂きました      
ので、今回をその紹介をしたいと思います。                                      
                                                                              
●「Nさん」より                                                              
                                                                              
酸性雨、およびSOx排出低減の実体に関しまして、参考資料(電気事業連合        
会HP)を送付させていただきます。                                            
                                                                              
「ちょっとサイエンス」にも記載されていましたように、日本のSOx,NOx規制       
は厳しく、排出量は大幅に削減されています。                                    
                                                                              
グローバルな酸性雨問題に対しては、日本の技術を国際展開することも重要か        
と思います。                                                                  
                                                                              
特に、日本の酸性雨問題に対しましたは、中国への技術移管(中国の技術            
導入)が、重要かと思います。                                                  
機会がありましたら、これらの日本の技術のすばらしさの紹介もお願いい            
たします。                                                                    
                                                                              
[電気事業連合会HP]                                                        
 http://www.fepc.or.jp/kankyou/sanseiu.html                                         
                                                                              
<酸性雨と電気事業>                                                          
                                                                              
発電電力量当たりのSOxやNOxの排出量は1970年代半ばから急速に低下           
し、現在では、OECD先進6カ国と比較して、SOxが約20分の1、NOxが約7分の1 
と低い値となっています。                                                      
富士 健
作家:Fujiken
ちょっとサイエンス3
5
  • 0円
  • ダウンロード

37 / 130

  • 最初のページ
  • 前のページ
  • 次のページ
  • 最後のページ
  • もくじ
  • ダウンロード
  • 設定

    文字サイズ

    フォント