21cm

友人Kどーが21cm線導出に悩んでいたので、一緒に考えることに。


21cm線についてはこちら→http://ja.wikipedia.org/wiki/21cm%E7%B7%9A

H先生が５セメの天体物理学２で21cm線は重要だという話をしていたし、レポート問題でも出たのですが分からなかったので、この機会に調べてみました。


ざっくりな説明をいたしますと、中性水素ちゅうのは陽子と電子で構成されており、こいつらはスピンを持っています。で、これらのスピンが平行か反平行かでエネルギーが異なります。平行の時のエネルギーの方が大きく、基底状態のエネルギー準位は二つに分かれています。このエネルギー準位の差に相当するエネルギーの波長が21cmなわけです。


この二つの準位間の遷移確率は一秒間に10＾(－15)のオーダーのため、非常に低いのですが、宇宙空間の大半を締めているのは水素のため、我々が観測する事ができます。例えば水素が大量に含まれている星間物質を見たりするのに使われています。確か、ファーストスターの話とも関連していた気が・・・

で、この21cmを導出するので曲者なのが、エネルギー差の導出ですね。量子力学(＋相対論的量子力学）の知識が必要なのですが、計算式が追えなかった・・・

量子力学の重要性を痛感しました・・・

猪木/川合の2巻も読めということなのか。



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