陽子内部のクォークには超高圧力が働いている 52
ストーリー by hylom
さすが強い力 部門より
さすが強い力 部門より
あるAnonymous Coward曰く、
陽子（プロトン）は複数のクォークが結合した構造になっているとされているが、このクォークにかかっている圧力の測定に米トーマス・ジェファーソン国立加速器施設の研究者らが成功した（マイナビニュース、nature誌掲載論文）。
クォークは「強い力」と呼ばれる力で結合している。今回測定された圧力はこの力によって発生していると考えられているもので、陽子の中心部でクォークにかかる圧力は1035Paという超高圧力が働いていることが分かったそうだ。これは中性子星の内部よりも高い圧力だという。
また、陽子の中心から0.6fmの範囲では斥力が、それより外側では引力が働いていたことも分かったという。
強い力 (スコア:1)
原子を構成する陽子や中性子はクオークが結合しているという
そしてその結合圧力は超凄まじいという
そんなクオークの強い力の圧力が、陽子が崩壊する数百億年もの間、
作用し続けるとはどういうことですかね？
どこからそれを持続するエネルギーが来るのですか？
また件とは関係ありませんが
重力とはなんでしょうか？
物質から何かエネルギーが出ているんでしょうか？
物質は軽くならないんでしょうか？
Re:強い力 (スコア:1)
中学理科を思い出せ。
エネルギーとは仕事の事で、力×距離だ。
動かないなら、どんなに力が掛かっていてもエネルギーは関係しない。
また動く場合も、例えば重力下で水平に動かす場合、力の方向に動いてないからエネルギーは要らない（慣性と摩擦を除く）。
逆に言えば、エネルギーが関与するなら、必ず何かが「力の方向に」動いてる。
たったそれだけの事だ。
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Re: (スコア:0)
位置エネルギーって何だったっけ
Re: (スコア:0)
位置エネルギーはエネルギーそのものではなく、重力によるエネルギーをため込んだ“状態”ですね。
＃いわゆるポテンシャル（潜在的な）エネルギー
位置エネルギーが高い状態から低い状態に移ることでその差分を他のエネルギー（運動エネルギなど）で放出するという。
Re: (スコア:0)
本気で書くと本数冊書けそうなことを聞かれているのでスラドで簡単に答えるのは難しいっすよ。
なお「力が作用し続ける」のに膨大なエネルギーが消費されているのではありません。
石が床に落ちている時、石と地球の間でエネルギーが消費されているのではなく、「落ちている状態が最もエネルギー消費がない状態」ですよね。
石を床から持ち上げようとすると、エネルギーが必要になる。
それと同様に、「クォーク同士はくっついている状態が最も安定」で、「引きなはそうとすると膨大なエネルギーが必要」なのです。
（2個の磁石が「くっつく」のにはエネルギーは不要で「引きはがす」のにエネルギーが必要なのと同じ）
#……この辺、感覚的に違和感を覚える人はどれだけ言葉で説明しても納得してもらえないんですよね……。
#だもんで「磁石からエネルギーを取り出す」って理論を信じる人が絶えない。
Re: (スコア:0)
「力」と「仕事」の違いって、一番最初にやるけどやっぱりわかりにくいんでしょうねぇ。「重さ」と「質量」とかも。
うちの先生も最初は机に下から張り付いてる磁石の話してましたわ。
まぁでも「くっつく」だとエネルギーのやり取りはあるから説明としてはどうでしょう(くっついてる、ならいいケド)。
「落ちている」は完全に仕事してますよね。「力(万有引力)のかかった状態で力の方向に移動」してるんだから(地球と落下物体双方が)。
とまぁ、このように解ったつもりの二人でもどっちか片方間違った理解をしているわけですし(どっちが間違ってても成り立つので
どっちが間違ってるかは面倒くさいので証明しない)。
Re: (スコア:0)
ごめんなさい、それぞれ「床に落ちている」→「床にある」（置かれている？）、「くっつく」→「くっついたままである」と書くべきだったのでしょうね。
「落ちている」というのは床にあるまま移動していない状態のことを想定したので、「落下中」ではないので仕事はしていないつもりの言葉でした。
Re: (スコア:0)
その理屈でいうと件の圧力とはいかに？
圧力がかかる＝クオーク3個を陽子として構成させるために押さえつけてるわけですよね？
気を抜くと陽子がクオークに分解しませんか？
つまり、圧力を持続するためのエネルギーが何かしらあるはずでは？
陽子の状態が安定した状態なら圧力はないはず
Re:強い力 (スコア:1)
地球で気圧や水圧を持続するエネルギーがあるとでも思ってんのかなー？
the.ACount
Re: (スコア:0)
安定した状態であっても炭酸飲料の缶の内部には圧力が加わっています。
しかし継続的にエネルギーを与えなくても缶がしっかりしていれば破裂することはありません。
Re: (スコア:0)
こういうの、いざ真面目かつ簡単に説明しようとすると難しいな。
「充電された乾電池」とか「高いところにある岩」とか「伸びたゴム」とかは、
仕事はしてないけどエネルギーはたまってる。
でも「その状態であることにエネルギー消費が必要」なわけではない。
仕事量の式とか位置エネルギーと運動エネルギーの式とかで説明すると
簡便ではあるけど「分からないと言ってる人に分かりやすい説明」ではないんだよなぁ。
ヒトって奴がどんな姿勢でも不安定にできてて何をやるにも（じっとしてるのにも）エネルギーが必要、ってのが悪いのか（神様とばっちり
Re: (スコア:0)
それこそが生きている／生きていない（死んでいる）の違いだ、とする哲学もありますね。
Re: (スコア:0)
クオーク３個を結びつけているのは、互いの間に働くバネのような力です、クオークの１つが遠くへ行こうとしてもバネで引き戻されます。
沢山の気体の分子が壁を叩くことで空気圧が生まれるように、動き回るクオークが次々とぶつかって来るとそれは圧力になります。
気体の分子が無くなったりクオークが無くなったりすれば圧力も無くなりますが、地球の空気が逃げてゆかないのは地球の引力のためで、クオークが逃げてゆかないのは前述のようなクオーク間に働く力のためのです。
もしも地球の引力が強くなれば大気圧も上がりますし、今回の陽子の中の猛烈な圧力はクオーク同士をつなぐ力の強さの表れではありますが、他の何かが圧力を与えてくれているのとはちょっと違います。
Re: (スコア:0)
磁石の間に風船入れて潰したらそこには圧力が観測されるはず。
そもそもがこの話のは気体圧力そのものではないだろうからそれっぽいなにかだとは思うけど
# ミクロな領域では温度の定義もいろいろと摩訶不思議で、絶対0度以下の温度とかも出てきちゃう世界。
クォーク星って (スコア:0)
そういやできるの？
先にブラックホールになっちゃう？
Re:クォーク星って (スコア:5, 興味深い)
ありそうだよね，あるんじゃないの，あるといいなあ，ってことで研究は進んでいます．
いくつか候補も見つかっていますし，最近では時々「この天体は，quark星が出来たと考えないとうまく説明できないのでは？」という報告もあったりします．
ただまあ，おっしゃるようにブラックホールとの境界が近いんで，あったとしても数はそんなに多くないんじゃないか，という話もありますが．
中身の詳細に関しては，高密度のクォークの計算が大変なんで（相関が強く近似が難しい，実験的なパラメータが少ない，等），具体的にどういうクォーク（の組）がどう集まっているか，に関してはいろいろ議論が続いています．
Re: (スコア:0)
> 実験的なパラメータが少ない，等
今回の結果みたいなのがそれらを解消していくかもしれない、のかな。
Re: (スコア:0, 参考になる)
「クォーク星」の意味にもよりますが、クォークだけから成る星は存在しません。クォークは必ずグルーオンと一緒に存在するからです。
クォークは単独では存在せず、必ず3つ集まってバリオンになるか、2つくっついてメソンになります。クォークを集めたりくっつけたりしているのがグルーオンで、グルーオンは「強い力」の担い手となる粒子です。
メソンを構成しているの2つのクォークを引っ張って引きちぎろうとすると、強い力はどんどん強くなっていきます。クォークがゴムひもでつながっているようなイメージです。それでも無理やり引きちぎると、真空からクオークのペアが「出現」し、元からあったクォークと結合して2つのメソンになってしまいます。クォークが結合しているからには、そこにはグルーオンが存在ます。このような事情により、クォークとグルーオンと引き離すことはできないのです。
Re:クォーク星って (スコア:3)
強い相互作用 「よしおまえら、組つくれー」
（がやがや）
トップクォーク 「…あれっ？」
Re:クォーク星って (スコア:2)
「先せーい、トップクォーク君がいませーん」
「強い相互作用君、君はいつも手遅れなんだ」
ってやつですか？
Re:クォーク星って (スコア:2)
強い相互作用 「よーーしー、おーまー…」
弱い相互作用 （素核百裂拳）「あーたたたた、あたぁ！ トップはすでに死んでいる」
トップクォーク 「ふぇるみっ！」
強い相互作用 「…えら、組つくれー。…あれ？」
（こんな感じでしょうか）
Re:クォーク星って (スコア:2)
強い相互作用「はーい、フォークダンスの時間でーす。相方とペアになって」
ボトム「相方もボトムになっちゃいましたぁ」
ってのもあったり。
Re: (スコア:0, フレームのもと)
定義を聞いてんじゃねぇだろ
定義はすでに存在するんだから
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%82%AF%E6%98%9F [wikipedia.org]
Re:クォーク星って (スコア:2, 参考になる)
>そもそも学術論文すら引用されていないではないですか。
クォーク星自体は既に天文分野では一般的な名称ですので、もはや論文を引用するとかそういうレベルではないかと思います。天文系の用語辞典などには載っているレベルですし。
PRDあたりにも良く論文出てますし、そのものを扱っていなくても素核のIntroductionでは結構頻出です。
>いくつかの理論があり、クォーク星がどのような構成かという明確な定義はなさそうです。
組成に関してはその通りなんですが、「クォークの縮退圧で支えられている星」という意味では一致しています。その際にどういったクォークがどのようにして凝集しているのか、というあたりで議論があると思っていただければ。
Re:クォーク星って (スコア:1)
「クォークの縮退圧で支えられている」よりも「クォークが束縛された核子の集団から自由クォークの集団に相転移してる」の方がいいんじゃないか？
陽子内部の斥力自体がクォークの縮退圧とも言えるわけだし。
the.ACount
Re: (スコア:0)
質問の意図がわかってないからだろ
「中性子星とブラックホールの間のクォーク星は実現可能か？あるいは発見されているか？」が知りたいことだろ
「グルーオンが必ずセットなのでクォークだけでは存在しない」
では、「いや、そんなこと聞いていないし」だろ
Re: (スコア:0)
その通りだと思うな。
加えて言えば、発見されてないかはたぶん議題じゃない。
今回の研究結果により、クォーク星が存在可能かどうか、というのが議題だろうね。
まぁ少なくともグルーオンがどうの、ってのはまったく的外れ。
Re:クォーク星って (スコア:1)
軽い感じの質問に答えたときに「そんなことは聞いてない」みたいなこと言われたら攻撃的(ジャブ程度)くらいには思うかな、自分の場合。
答えたことに対してリスペクトもヘチマも無いとちょっとね。
質問の意図がどうこういう話なら、質問の前に「この分野では素人なのですが」みたいな前置きがあれば伝わりやすかったのでは？
# 雑談なのだから方向性キリキリに詰めなくてもいいと思うけどなぁ
Re:クォーク星って (スコア:3)
ガチ勢ならではの枕詞である可能性。。。
https://togetter.com/li/1085998 [togetter.com]
Re: (スコア:0)
いや、さすがにその擁護はどうかと。
質問者の#3416444氏は、別におかしなことは言っていません。
「この分野（天文学）では素人」だったのは#3416455氏なんですから。
（少なくとも、目の前にある箱で「クォーク星」をググるぐらいはしてみるべきだった）
Re:クォーク星って (スコア:1)
#3416455氏も別に変なことはいってないでしょう。
#3416444氏が「クォーク星」をどういう認識で聞いているかはググったところで解らないし(スラドはギークの雑談場であって天文学の
学術フォーラムではない!)、#3416455氏はこんな雑談場でフランクに聞く質問者が想定しそうな「中性子星の中性子をクォークに置き
換えた星(#3416455氏 のはったWikipedia見りゃそう思っても不思議はないですわな)」に限定した上で、存在し得ないという知見を示しただけ。
素人向けの回答だというだけで#3416455氏のレベルはさっぱり解らないしょう。
解るのは少なくとも学術フォーラムではないこのような場では「クォーク星」と言う単語について揺らぎがあることをちゃんと認識できている
ということだけです。
そして#3416455氏は考えられるものの内の1バリエーションについて説明しただけで定義なんぞハナから述べていないのだけれど、なぜか
「定義なんて聞いてない」と文句を付けた#3416462氏が示したリンクにも概要だけで定義は書かれていません。
#3416506氏に至っては「クォークの縮退圧で維持されている星」と言う誰も触れてない部分で反論しておきながら「組成に関してはバリエーションがある」と認めています。
#3416455氏は組成に関する話しかしていないのに。何を言いたいのでしょう? 特定のバリエーションについて述べるのにバリエーションを特定するのは当たり前では?
「クォーク星については少なくとも純クォークの星は理論上はないよ」と言うだけの話を「クォーク星の定義は純クォークな星のみです」と読み違え
て中身確認もしてないリンク貼り付けてかみついただけの話でしょ。どっちが素人かは見れば明らか。厳密だったり解りやすい説明のある情報源も知らないのですから。
あとはグダグダ無理筋な反論してるだけですね。反論にもなってない反論風。
# 何かと「定説です」とか「学会では常識」とか宣うあれらと一緒でこの手合いは具体的な情報は出さないんだよねぇ。
# 学会が一枚岩だとでも思ってるのか。
# 流石に、同一人物だよねコレ。
Re: (スコア:0)
＞#3416455氏も別に変なことはいってないでしょう
言ってる。
wikipediaにもあるように、
いわゆる「クォーク星」という通じる言葉があって、
そこに「クォークだけでできてる星なんか無い」なんてことを言い出したら、
何言ってんだアホかと返されて当然。
Re: (スコア:0)
私（#3416601）は、これ以外の発言者ではありません。何をもって「同一人物」認定されているのかさっぱりですが。
えーとですね、クォーク星はそんな「天文学の学術フォーラム」で話し合うほどの専門性の高い用語ではないのです。少し天文学に興味のある「ギーク」なら知っていてもおかしくない言葉。
昔は「中性子星が重力で崩壊すると、もうその先に反発力を生む要素はないから、ブラックホール一直線」と思われていたのが、「中性子はクォーク3つで形成されているから、その途中にQCD物質でできたクォーク星が生まれうるかも」という話が出てきたわけです。
なので、「クォークの縮退圧で維持されている星」はクォーク星という用語自体の前提です。
#3416444氏の「先にブラックホールになっちゃう？」は、「中性子星が重力崩壊した後、クォーク縮退圧で止まるか否か」という疑問の提示です。組成の話ではないのは、知っていれば明らか。
別に知らなくても恥ではありませんが、それは単に「そうだったんだ、知らなかった」で済ませればいいだけの話です。
Re: (スコア:0)
>#3416506氏に至っては「クォークの縮退圧で維持されている星」と言う誰も触れてない部分で反論しておきながら
それ、そもそものクォーク星の定義なんだから、#3416496にある
>クォーク星がどのような構成かという明確な定義はなさそうです。
への意見でしょ。明確な定義はあるって事を話してるわけで。
#3416496で書かれている
>いくつかの理論があり
ってのは微視的な構造（組成）に関する理論であって、どれもこれも「クォーク星とは、クォークの縮退圧により維持されている天体である」という部分は一緒だよ？もしかしてそこから知らない？
Re:クォーク星って (スコア:1)
あら、擁護って捉えちゃうんですか？後のコメント読んでもあんまり認識合わなそうだからまぁ好きに考えておいてどうぞ。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
定義を知らないせいで曖昧に感じるのであって、定義はきちんと存在しているんだから曖昧な質問ではないよね。
定義自体もまあググれば出てくるんだし。
Re: (スコア:0)
>クォークだけから成る星は存在しません。クォークは必ずグルーオンと一緒に存在するからです。
ゲージ粒子を考慮に入れるか？
それ言い出すと、
・炭素だけからできた物質はありません。荷電粒子は必ず静電力を媒介する光子と一緒に存在するからです。
・バリオンだけからできた物質はありません。質量をもつ粒子は必ず重力を媒介するグラビトンと一緒に存在するからです。
みたいな話になるけど。
Re:クォーク星って (スコア:1)
中性子星だって中性子に縮退した物質だけで出来てるわけじゃないしな。
the.ACount
中性子＝陽子＋電子 (スコア:0)
クオークなんてないよ。孟宗
http://argos.vu/edo-kaal-atomic-model/ [argos.vu]
Re: (スコア:0)
宗猛に見えた
素人の質問ですが・・・ (スコア:0)
この記事で言う、「圧力」ってどういう意味なんですか？
単位が [Pa] だから、日常的に使う圧力と同じく「単位面積当たりの力」ということでいいのですよね？
強い力のオーダーやクォークが閉じ込められている領域の大きさとかは既に見当ついていたと思うので、
なんで今さら「超高圧だった」と記事になるのかがよく分かりません・・・。
「強い力」は思っていたより強かったということですか？
それだと、「圧力」という単語は使わないように思うので・・・。
ニュースソース確認しないままの、素人質問ですみません。
Re: (スコア:0)
自分もこれが疑問。
強い相互作用のスケールはよくわからないけど相対的には重力の10^40倍もの大きさ、一方、クォークは物質の最小単位でめちゃくちゃ小さい、そりゃ割り算したら超高圧だろうと。
Re: (スコア:0)
強い力って言い方なんかかっこ悪いよね。
英語のStrong interactionだとそれほどでもないのかな。
Re: (スコア:0)
「核力」って言いません？
かっこいいと思うけどｗ
「核力」は強い力のことだけど、「弱い核力」てのもあるから、単に核力と言った場合、強い力と弱い力の総称と誤解されかねない。
だから、わざわざ「強い核力」と呼んだりして、略されて「強い力」になっちゃったんじゃなかろうか？
まぁ、「強い相互作用」って言えば誤解もなさそうだし、なんか専門家っぽくて良い感じだけどｗ
「弱い力」が「力(Force)」っぽくないから、「相互作用」呼びの方がしっくりくるしね。
Re: (スコア:0)
圧力の定義はわかる？ 単位時間に単位面積に寄与するエネルギー量
輻射圧/放射圧って聞いたことある？ 一般には電磁波について言われて光子を交換する際のエネルギーについての圧力
対象はエネルギーなので別に電磁力(光子)に限定されなくて、強い力(グルーオン)でも圧力は発生する。
あとはいつもの
理論屋「量子色力学の数値計算難し過ぎて無理。近似計算はできるけどあってるかわからん」
実験屋「ちょっと実測してみた」
＃この投稿には一部に誇張もしくは科学的に不適切な表現が含まれています。
Re: (スコア:0)
あー、イメージわかないようなら「クォークの位置は陽子内で固定されるわけではなくて動きまわっている」ってことを思い出せ。
自由勝手に動きまわるクォークが強い力、弱い力、電磁気力、重力(は多分誤差)を全部使って押した引いたりしている状況を平均化して圧力分布として表現。
Re: (スコア:0)
なるほど、二つのクォークの間の強い力をカッチリ測るみたいなイメージじゃなく、気体分子の圧力みたいなイメージなんだな
Re:素人の質問ですが・・・ (スコア:1)
ちなみにバリオンの中身は三つのクォークとグルーオンだけじゃないんだな。
自発的対称性の破れにより空間の中に溶け込んでしまった無数のクォークも強い相互作用によって
一時的に「掘り出される」。バリオンがクォーク三つ分よりはるかに重いのはそのためだ。
Re: (スコア:0)
この圧力は大気圧とか水圧と同じ圧力だと思います。地球の地表で約1気圧＝760ミリメートルの水銀柱、あるいは10メートルの水柱の下に居るとの同じ、海中100メートルだと11気圧。6000キロメートルを超える岩石や鉄の下にある地球の中心だと364万気圧。
大きな物の下じゃないけれど、圧力釜なら内部は2気圧くらい。小さな陽子の中にも中性子星の中心を越える圧力が加わっていた。
地球のマントルの中に炭素を突っ込んでそれを上手く取り出せたらダイヤモンドだけれど、陽子の中に電子を打ち込んで出てきたものを調べたら圧力分布が解かったというもの。