博士と数式

「質量」はエネルギーに変換される~世界で一番美しく危険な方程式

原子核では核同士が非常に強い力で結合してます。正確には、結合ではなく、引き合って、極めて近距離にある状態です。
この力を「強い相互作用」と呼びます。宇宙の4つの力で最も強い力ですが、
この作用がおよぶ範囲(距離)は「弱い相互作用」より広いですが、それでも原子核レベルの範囲です。

この相互作用は、日本初のノーベル賞受賞物理学者「湯川秀樹博士」による「パイ中間子」の研究から人類の理解が始まりました。
この「強い相互作用」と「弱い相互作用」の発見は20世紀になってから見つかった力で、それ以前は、
「電磁相互作用」と「重力相互作用」だけで物理学上の説明が可能と考えられていました。
つまり、太陽をはじめとする天体が自発的に輝いている理由の説明ができなかったのです。ですから、物理学の革命的前進でした。

「強い相互作用」が解放されるときに起こることを紹介します。
ウラニウムなど、非常に重い(原子量が大きい)放射性物質に中性子を衝突させると、
この作用が解放され、二つの元素に分かれます。この時、さらに中性子を放出します。
ところで、この分かれた物質と放出された中性子を集めても元の質量になりません。
実は、核が分裂した時に放出されたのは中性子でけではなく、エネルギーも放出されています。
このエネルギーはどこから来たものかというと、減った質量からのものです。
この減った質量と放出されたエネルギーを示す方程式が「世界で一番美しく危険な方程式」と呼ばれる。
E=MC^2(エーイコールエムシーニジョウ)です。

ドイツ出身アメリカ合衆国亡命のユダヤ人物理学者「アルバート・アインシュタイン(アルベルト・アインシュタイン)博士」が導いた方程式です。
Eはエネルギー(ジュール)、Mは質量(kg)、Cは定数(光速)で3×10^8です。
従って、1kgの物質が消失したときに放出されるエネルギーは90000000000000000Jです。

博士と数式

さて、宇宙空間では、上記の「核分裂反応」が起こっているのではありません。この逆に似た反応です。
「強い相互作用」を用いて二つの原子核を融合し、一つの原子核を得る「核融合反応」が起こっています。
この反応でも、中性子が放出されます。生成された物質の質量は元の二つの物質の質量に足りません。
やはり質量が消失したのでその分がエネルギーとして放出されます。

ここでは、「強い相互作用」は原子核内だけを範囲とする力で元素を別の元素に変換する作用がある。
次回は、力を統合する理論の「基本総合作用の統一」です。

 

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