パスワードを忘れた? アカウント作成
13608863 story
サイエンス

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
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。

  • by Anonymous Coward on 2018年05月30日 11時36分 (#3416592)

    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?

    ここに返信
    • by BIWYFI (11941) on 2018年05月30日 18時33分 (#3416886) 日記

      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。

      --
      -- Buy It When You Found It --
      • by Anonymous Coward

        位置エネルギーって何だったっけ

        • by Anonymous Coward

          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。

    • by Anonymous Coward

      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。

      • by Anonymous Coward

        「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)。

        • by Anonymous Coward

          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。

      • by Anonymous Coward

        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

        • by the.ACount (31144) on 2018年06月01日 12時59分 (#3417940)

          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
        • by Anonymous Coward

          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。

          • by Anonymous Coward

            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

            • by Anonymous Coward

              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。

        • by Anonymous Coward

          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。

        • by Anonymous Coward

          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。

  • by Anonymous Coward on 2018年05月30日 7時37分 (#3416444)

    そういやできるの?
    先にブラックホールになっちゃう?

    ここに返信
    • by phason (22006) <mail@molecularscience.jp> on 2018年05月30日 10時03分 (#3416520) 日記

      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.

      • by Anonymous Coward

        > 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)

      by Anonymous Coward

      「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。

      • by TarZ (28055) on 2018年05月30日 12時42分 (#3416642) 日記

        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: (スコア:0, フレームのもと)

        by Anonymous Coward

        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]

      • by Anonymous Coward

        >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。

  • by Anonymous Coward on 2018年05月30日 12時16分 (#3416622)

    クオークなんてないよ。孟宗

    http://argos.vu/edo-kaal-atomic-model/ [argos.vu]

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年05月30日 12時32分 (#3416633)

    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。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      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。

    • by Anonymous Coward

      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。

      • by Anonymous Coward

        「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。

    • by Anonymous Coward

      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。

      • by Anonymous Coward

        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。

        • by Anonymous Coward

          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

    • by Anonymous Coward

      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。

typodupeerror

あつくて寝られない時はhackしろ! 386BSD(98)はそうやってつくられましたよ? -- あるハッカー

読み込み中...