反物質は不安定で、すぐに崩壊する。
物質と反物質の対称性は不安定。非定常的。
粒子と反粒子の対称性は安定。定常的。
反物質が不安定になる原因は、電子と陽電子の磁力の性質の
違いによる。
電子は質点系で、磁力線と電気力線を質点に内在することが
できる。
陽電子は質環系で、電子との相互作用で発生した磁力線と電
気力線を質環にとどめる。
反粒子の陽電子がなければ物質宇宙(電子と陽電子の系や原子
核)は生成できない。
陽電子は磁力がなく、電子は磁力があり、電子と陽電子が存
在することで、電磁力が発現し物質生成を担うことができる。
つまり、反物質や反粒子の電磁力が小さい状態では、物質的
(反物質的)に安定することは困難であるために崩壊しやすい。
高温の空間では、反水素原子の反陽子(負電荷) は磁力が安定
しない。
陽電子と電子の数量は対称的に等量化の発現があるために、
反物質は不安定になる。
核の外側の軌道上の陽電子は光呼吸により不安定化する。
陽電子の励起は電子との結合を促進して不安定化する。
負電荷の核と正電荷の陽電子とのクーロン力は安定しないた
めに、反物質は不安定化する。
MMより
反水素原子を長時間捕捉＝1000秒以上（精密観測の可能）
日本の東京大学や理化学研究所が参加した欧州合同原子核研究
機関（ＣＥＲＮ、ジュネーブ）の国際研究チームは、通常の原
子などと反対の電気的性質を持つ反物質の一種、「反水素原子」
を世界最長の１６分以上（１０００秒間）にわたって閉じこめ
ることに成功した。
昨年１１月にＣＥＲＮの同じ装置を使った実験で、３８個の
反水素原子を０・２秒閉じこめるのに成功していたが、今回、
時間が飛躍的に延びた。５日の英科学誌ネイチャー・フィジッ
クス電子版に発表した。
これまでの最長は同チームが昨年11月に発表した0．1秒程度。
捕捉時間を1万倍以上延ばしたことで精密観測が可能になり、
通常の物質との違いを調べることができる。
反物質は宇宙誕生の際に生成し、当初は通常の物質と同じ量
が存在していたとされるが、現在は自然界にほとんど存在しな
い。なぜ反物質がなくなり、物質だけの世界になったのか、宇
宙の進化の謎をひもとく研究に道を開く成果として注目される。
反物質は、現在の宇宙を構成する通常の物質とは正反対の性
質を持ち、物質と出会うと光を出して消滅してしまう。
宇宙誕生時には通常の物質と同様に生成されたはずで、現在の
宇宙に物質しか存在しない理由を解き明かすには、両者の違い
(対称性の破れ)を調べることが手掛かりになる。
理研基幹研究所の山崎泰規上席研究員らは、昨年11月の発
表でも用いた装置を使い、磁場などの制御方法を調整するこ
とで、生成した反水素原子を1000秒以上の間、強い磁場に閉
じ込めることに成功した。
これだけの時間があれば、レーザーを使って、原子のエネル
ギー状態を調べるには十分だといい、すでに分かっている水素
原子の観測結果と詳細に比較することで、物質と反物質との違
いを見いだせる可能性があるという。
反物質がなくなった理由:
反物質は、ビックバンで物質と等量だけ生成されたと考えら
れているが、現在ではほぼ消滅している。反物質の消滅がな
かったら、生命が存在することはなかっただろう。
この反物質の消滅を解明するための前提条件が、電荷-パリティ
(CP)対称性の非保存性である。
Belle 国際共同実験グループは、高エネルギー物理学研究所の
「Bファクトリー」電子-陽電子衝突型加速器による大規模実験
で5億3,500万個のB中間子 / 反B中間子対を使って、CPを破
る非対称性を測定し、この基礎物理学上の難問に取り組んでい
る。
これまでの研究から、荷電粒子と中性粒子の崩壊率に違いがあ
ること、即ち荷電B中間子が約＋7％、中性B中間子が－10％
と崩壊率の非対称性が明らかになっている。
今回の新しい研究によって、荷電粒子崩壊率の非対称性の不確
定性が1.7分の1に小さくなり、荷電B中間子崩壊と中性B中間
子崩壊では、CPの直接的な破れに大きな差があることに対す
る、さらにはっきりした証拠が得られた。
「反物質」１６分超閉じ込め 宇宙の謎解明にまた一歩
物質と反物質は宇宙誕生の大爆発ビッグバン直後は同じ量存
在していたと仮定されている。
長時間の反物質閉じ込めによって、より精度の高い観察、実験
が可能となり、なぜ宇宙が物質だけでできているのかなど、宇
宙の進化の謎解明に道が開かれたといえる。
日本の理化学研究所なども参加する国際チームは、反物質が
物質と同じ色なのかどうかを今年中に調べたいとしている。
東北大学、宇宙から“反物質”が消えた謎を探る
国立大学法人 東北大学は、ビッグバン後の創生期の宇宙にお
いて、「反物質」が減少し、「物質」だけが残ったメカニズム
を探るためのプロジェクト「ニュートリノを伴わない二重ベー
タ崩壊の探索」を5月より開始。
「物質」を構成する素粒子と、
その逆の電荷を持ち「反物質」を構成できる反粒子は、衝突す
ると消滅し、質量のすべてが光などのエネルギーに変わります。
また、高いエネルギーを持った素粒子の衝突では、粒子と反粒
子が対になって生成されることも実証されています。
創生期の宇宙では、粒子と反粒子が衝突して消滅したり、また、
生成されたりということを無限に繰り返していました。
現在こ
の宇宙には、反物質がほとんど存在せず、すべては物質で組成
されています。
5月より開始するプロジェクトでは、宇宙や太陽から無数に降
り注ぎ、地球上に大量に存在し、日々、物質や人間の体を通過
している「ニュートリノ」という素粒子の性質を解明すること
で、宇宙に反物質が存在しない理由に迫ります。
当プロジェク
トでは、ニュートリノが発生しない二重ベータ崩壊の現象を実
際に捉えることに挑戦します。二重ベータ崩壊では、通常、不
安定な原子核が崩壊し、電子と反ニュートリノが2個ずつ放出
されます。しかし、電荷を持たないニュートリノは、反ニュー
トリノとニュートリノが同一であり、進行方向に対する回転の
向きだけで区別されるという有力な仮説が長年議論されており、
この仮説が真実であれば、2つの反ニュートリノ同士が打ち消
し合い、反ニュートリノが発生しない現象が起こり得ます。
また、この現象を捉えることで、ニュートリノと反ニュートリ
ノの同一性を実証できます。
ニュートリノと反ニュートリノの
同一性を実証すれば、反粒子が粒子に変わり得ることがわかり、
粒子と反粒子の数量の比が変化することが説明できるため、初
期の宇宙で物質が残り、反物質が減少していった「物質・反物
質の非対称性」発現の機構を究明でき、ビッグバン後の宇宙発
展の謎の解明に重要な事実を提供します。
M Team 便り