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反物質

反物質の謎に迫る観測成果!「反ヘリウム」を宇宙空間(ISS)で検出か?「反水素」の吸収線スペクトルを観測

 2種類の反物質を観測 謎は解けるか?

 反物質(antimatter)というと、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。

 宇宙の誕生時、物質と反物質は同数あったと考えられる。しかし現在の宇宙には物質が大量にあり、反物質はほとんど存在しない。「消えた反物質」は物理学の謎で、物質と反物質には「電気以外に異なる性質がある」という説があるが、反物質は物質と触れると消滅するため検証が困難だった。

 また、物質と反物質が衝突すると対消滅を起こし、質量がエネルギーとなって放出される。これは反応前の物質・反物質そのものが完全になくなってしまい、消滅したそれらの質量に相当するエネルギーがそこに残る 。1gの質量は約 9×1013(90兆)ジュール のエネルギーに相当する。


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「反物質」が消えた謎に迫る手がかり発見か?ニュートリノと反ニュートリノ に「CP対称性の破れ」

 反物質とは何だろう?

 反物質とは、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。中性子と反中性子は電荷を持たないが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されている。

 反物質は、ダン・ブラウンの小説「天使と悪魔」で、ごく微量でも大規模な爆発を起こす爆弾の材料として登場する。反物質と物質が衝突すると対消滅を起こし、質量が大量のエネルギーとなって放出される。例えば、1gの質量は約 9×10000000000000(90兆)J(ジュール) のエネルギーに相当する。ただし 発生するニュートリノが一部のエネルギーを持ち去るため、実際に反物質の対消滅で発生するエネルギーは、これより少なくなるといわれる。

 反物質についての一番の謎は、宇宙が誕生したときの「ビッグバン」でできた「物質」と反対の性質をもつ「反物質」が、なぜ「反物質」の方だけ、ほとんど消えてしまったかがわからないということである。


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