締切済み エネルギー変換するのに必要な衝突する粒子の相対速度 2009/03/24 23:54 古典的な物理学程度なら知っている者です。 電子、陽子、中性子同士が衝突して質量がすべてエネルギー（別の何らかのもの） に変換されるのに必要な相対速度はいくらぐらいになるのでしょうか？ みんなの回答 （2） 専門家の回答 みんなの回答 Akira_Oji ベストアンサー率57% (45/78) 2009/03/25 16:32 回答No.2 電子と陽電子のように反粒子が出会えば、光子というかたちですが、質量がエネルギーに変換します。この場合は必要な相対速度はほとんどゼロでしょう。 素粒子には反応前後で色々保存する量があります。たとえば、電荷など。そのため、すべての質量のある粒子が質量のある粒子以外のエネルギーになるには色々条件があります。 通報する ありがとう 0 広告を見て他の回答を表示する（1） Tacosan ベストアンサー率23% (3656/15482) 2009/03/25 01:25 回答No.1 「電子同士が衝突」しても, 「質量が全てエネルギーになる」ことはないです. 陽子同士や中性子同士でも同じ. 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A 衝突エネルギーの考え方を教えて下さい ある番組で衝突エネルギーは速度の二乗に比例するとありました。 これが分かりません。 X=距離、ｔ＝時間、a=加速度 とすると初速度V0は0としたら X=1/2at^2 微分して つまりこれが速度vですよね。 更に微分して dv/dt＝a 速度が二倍になれば加速度は単に2aになるだけ？ いやそもそもdx/dt＝atを二倍してはいけないのかもしれません。距離と時間が決まってからでないと微分できないのかも。とするとX=1/2at^2の時点でX＝constとすると、速度が二倍になるという事は時間が1/2になる、つまりX=constなら加速度は二乗倍？ エネルギー(J)＝質量(kg)×加速度(m/S^2)×距離(m) つまりエネルギーも二乗倍？ これでいいのでしょうか？ そもそも衝突エネルギーとは何なのでしょうか？ ある質量Aをもった物質が等速運動Vで動いたとしたら、もし人工衛星のように重力加速度や摩擦のロスが無いとしたら、そのエネルギーは 質量A(kg)×速度V(m/s) でもこれではエネルギーは単位Jになりません。そもそもエネルギーは相対評価なので、動く物質が何かに衝突し、その時の減速度（加速度）と減速した距離が分かれば衝突エネルギーは分かるのですが・・・ イマイチ分かりません。 等速運動の物質が壁に激突したら？速度の分だけエネルギーも二乗倍？ 例えば踏み切りに止まっている車は質量×重力加速度のエネルギーがあります（単位：N）。そこに速度Vの質量Bの電車が衝突したら、車の質量エネルギーに対して電車の持つエネルギーはどのように表現するのでしょうか？ （ここでは転がり係数による影響等は無視して、電車は等速運動をしていると仮定してください） 加速度が無い？つまり単に質量だけの差？そんな訳がないですよね。等速運動は地球に永久に落っこちると同じなので質量B×重力加速度でいいのか？それもおかしいですよね。 粒子加速器内での電子の相対速度 粒子加速器内での電子の相対速度 巨大な粒子加速器では電子を光速の９０数％まで 加速し衝突させると聞きますが、右まわり、左回り ともに光速の９０数％まで加速したら右まわり電子 Ａと、左回り電子Ｂ同士の相対速度は光速を超え てしまわないのですか？（相対性理論に反すると は思いつつ．．．） 仮に二階建ての円形加速器があったとして、１階の 電子Ａが右回りに光速の９０数％、２階の電子Ｂが 左回りに光速の９０数％で回っていたら、電子ＡとＢ の相対速度はどう考えればいいのか？という疑問か ら発想したのですが上記の１つの加速器内での粒子 同士の相対速度と２階建てでは異なるでしょうか？ 二階建ての場合は単に「電子ＡＢのすれ違い速度」と 言えるかもしれませんが、同じ階の中で衝突すると なると１階と二階を重ねただけなので電子ＡＢが等速 ならＡＢ間相対速度は倍速では？．．． 補足 １階建ても２階建ても地上に固定された円形加速器（円 周３０ｋｍ位）の電子の進行円周上の一点に対し右回り の電子Ａの速度、左回りの電子Ｂの速度（但し周回運動 なので角速度）だと想定。（これが間違いかな～？） 実際には衝突確率を上げるため複数粒子で行うこと、速 度測定を加速器の磁場の変化で計っていることは以前の 質問へのご回答から承知しています） またこの速度では相対論効果で粒子の質量増加、加速 器と粒子同士の相対時間が周期的に変化すると思われ ます。 荷電粒子と電子の衝突 荷電粒子が電子との１回の衝突で失う最大エネルギーは4Em0/mとなることを示せ。E:入射する荷電粒子のエネルギー、m:荷電粒子の質量。m0:電子の質量。 上の問題の解答のヒントだけでも良いのでよろしくお願いいたします。最大になるのは一次元の、つまり１８０°での衝突の時であろうと予想はできるのですが、実際求めることができません。古典的に運動量保存とエネルギー保存で解けるとは思うのですが、手詰まりしてしまいました。 日本史の転換点？：赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 衝突型加速器のエネルギーって大したことない？？ こんにちは。エネルギーに関しての質問です。 最初は火、火薬、蒸気、電気、核人類の扱えるエネルギーはどんどん上がってきました。全く、科学の進歩には頭がさがります。 さて昨年の末に完成し、今は中断している大型ハドロン衝突型加速器は陽子と陽子を光速に限りなく近づけて、衝突させるものだそうです。 陽子ビームを７TeVまで加速して８テスラ強の超伝導磁石で軌道を曲げる・・・。１電子ボルトとは1ボルトで加速された電子一つのエネルギーのことを言うそうですが、ジュールに換算すると1eV=1.6×10＾-19で、７TeVは1.12×10＾-6です。 あれ？あまり体したエネルギーに思えないのですが… だって水の比熱が 4.184×１０＾３Ｊですよ。 あれだけ大掛かりな装置でこれだけのエネルギーは変です。 どういうことなんでしょうか？ 特に以下の点について教えてください。 ・電子ボルトの理解に関してどこが間違っているのか。 ・衝突加速器で生ずるエネルギーはどれくらいのものなのか。 よろしくお願いします。 衝突寸前の相対速度 二つの質量m_1,m_2の物体が、相対距離に比例する引力を受けて運動する。相対距離aの位置から静かに離したとき、衝突する直前の相対速度は？ と言う問題なのですが・・・。 引力はだんだん弱まっていくので微小時間Δｔの間に進む距離を考えてやったのですが、式がめちゃくちゃになってしまいました。どのように考えればよいでしょうか。分かる方回答お願いします！ <2/25まで>物理II衝突によるエネルギーの変化 高2物理IIの衝突による力学的エネルギーの変化についての問題です。 ●なめらかな水平面上で静止している質量Mの小球Bに、速度vで進んできた質量mの小球Aが一直線上で衝突した。2球間の反発係数をeとするとき、2球の運動エネルギーの和は、衝突の前後でいくら変化するか。ただし、衝突後の小球Aの速度をv'、小球Bの速度をV'とする。 よろしければ詳しい解説もお願いします ちなみに、今月の26日にテストがあるので明日の午後11:00までに回答していただけると幸いです。 最後にここまで読んでくださった皆様、ありがとうございます _(._.)_ 衝突速度 ある資格をとるために教養物理の本を学習していますが、読んでわかったような気がしても、問題を解くことに全然つながらないんです、、 半径がaで質量がmの星Aと、半径がbで質量がN倍の星Bが 遠く離れて静止した状態から重力によって接近します。 衝突するときの相対速度は、ケプラーの惑星の運動の考えからわかるのでしょうか。 相対性理論-質量と速度の関係- 他のQ&Aも参照したのですが、直接的な解答が得られなかったので質問させてください。 エネルギーと質量、速度の関係なんですが・・ 例えば、600MeVのエネルギーを持つ電子が存在したとして、これを速度に換算するといくらになるのでしょうか・・？ 量子力学の概念が必要となってくるのは、分かるんですが、質量は速度と共に増加しますよね？速度が分かれば量子力学的な質量も算出できるのですが、速度が分からない状態で、質量及び速度を算出する事ができるのでしょうか？ v= の式があればありがたいんですが、何冊か調べたんですがのってなくて・・。私は浅学非才な者で申し訳ないんですが、教えて頂ければ嬉しいです。 原子物理 MeV 静止質量 運動エネルギー 940Mevの運動エネルギーをもつ中性子の速度を計算しなさいという問題なのですが、そもそもMeVがよくわかりません。 運動エネルギーの単位にMeVを使ことがあれば、電子または陽子の静止質量にもMeVを使いますよね？ 加えて、βを相対速度としたときに、 運動エネルギー＝[（1/(1-β）^(1/2) -1}m0c^2 と書けると思いますが、このときのｍ０はkgなのかMeVなのか、それとも静止質量を光速Cの2乗で割った値なのか、全くわかりません ご教授お願いします。 中性子と陽子の関係 いつも適切な回答をいただき感謝しています。 高校卒ですので難しい計算式は省略して回答していただきたいのですが…。 １，中性子が崩壊すると陽子と電子などになる。 ２．と言うことは、中性子の方が質量が大きい。（それぞれの大きさは確認しました） ところが、太陽の中の反応を勉強して矛盾に感じる部分がありました。 そこで、質問ですが。 太陽の中では水素４個(陽子４個)がヘリウム１個(陽子２個と中性子２個)になり、エネルギー(質量)を生み出しているとのこと。 ニュートリノなどのことはさておいて（これがいけないのかな）、陽子(小さい)２個から中性子(大きい)２個が生み出されて、おまけにエネルギー(質量)が生まれるということでしょうか。 これは太陽の重力エネルギーが質量(軽い陽子が重い中性子になる)とエネルギー(熱)を作るということなのでしょうか。それとも、中性子や陽子は太陽の中では質量が変化するということなのでしょうか。 よろしくお願いいたします。 相対性理論におけるエネルギーに関する記述について 「アインシュタインの相対性理論において、質量がゼロでない粒子を加速していったときの速度とエネルギーについて以下の文で正しいのはどちらか答えよ」 という問いがあります。1.は正しいように思うのですが2.が誤っている理由がわかりません。もしくは2の方が正しいとすると1.は何が欠けているのか、どなたかご教授いただけませんでしょうか。 1.粒子の速度は光速を超えることはできないが、そのエネルギーは増大し続けることができる。 2.粒子の速度は光速を超えることはできず、その運動エネルギーは静止エネルギーを超えることができない。 ウラン235に中性子をぶつけても核分裂しない場合 衝突速度や衝突場所が最適ではなく、中性子が原子核に衝突しても分裂しない場合、結合エネルギーは失われない筈ですが、陽子が少しは振動するので電子も振動し、幾らかエネルギー（電磁波）が放出されますか。 衝突運動 静止している陽子に中性子が速度ｖで衝突するときの、両粒子の衝突前後の重心に対する運動がどのようなものであるのかという問題がわかりません。 答えが速度ｖ/２となるのですが、いまいち… どんな風にぶつかってどんな風に飛んでいくのかも知りたいです。 陽子と中性子は同じ質量としていいです。 よろしくお願いします。 中性子崩壊におけるエネルギー保存 中性子が陽子と電子に崩壊する現象が、一見するとエネルギーが保存していないと騒ぎになったいた頃、パウリが、ニュートリノが発生していることを予言しました。 中性子が陽子と電子とニュートリノに崩壊する場合、質量エネルギーを加味しなくても、運動エネルギーだけでエネルギーが保存しているのでしょうか？それとも、質量エネルギーまで加味しなければ、エネルギーが保存していないのでしょうか？ 衝突エネルギの吸収 自動車の「実車衝突実験」に関する研究論文を読みました（自動車研究 2002.5月号）。その中のひとつにスクーターの衝突実験の話があり「～（略）衝突前の運動エネルギの９５％以上が車体変形エネルギに費やされており～（略）」という一節があるのですが・・・ １）この数値（９５％）どうやって算出しているのでしょうか？同じ論文中には、衝突速度、ホイールベース縮小量、車両質量のデータや、衝突時の高速ビデオ映像、バリアに発生した荷重とその持続時間のグラフ、などが掲載されています。運動エネルギ １／２ｍｖ*Ｅ２ の式でも使うのでしょうか？ ２）反発係数ｅの式は、この場合使えるのでしょうか？衝突の際に被衝突物がつぶれて、エネルギを吸収しちゃってるわけですので、反発速度はゼロですよね？そうすると、９５％なんて中途半端な数値ではなく、「１００％吸収」としか考えられない気がするのですが・・・ この辺の情報をお持ちの方、よろしくお願いします。 高校化学、相対質量 写真のように１２Cを１２として、１Hの相対質量を求めていますが、これが、質量数とほぼ一致している理由が知りたいです。質量数は（陽子の数＋中性子の数）です。また、全ての原子に対し、その陽子、中性子の重さは同じですから、当然質量数が大きいほうが、原子の質量も大きいというのはわかります。 しかし、なぜ、質量数と相対質量がほぼ一致するのかがわかりません。おしえてください。 相対質量について 相対質量がよく理解できません。 説明では質量数12の炭素原子１個の質量を12として、これを基準にした質量。 質量数12の炭素原子１個の質量を12とすることで、"陽子や中性子の相対質量をほぼ１と考えることが出来る。" とありました。 分からないのは""で囲った点で、何故質量を質量数と同じに決めると、陽子や中性子の相対質量をほぼ１と言えるのでしょうか？ 現実に１４TeVの速度で陽子同士が正面衝突する ？ 【大型ハドロン衝突型加速器】 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E5%9E%8B%E3%83%8F%E3%83%89%E3%83%AD%E3%83%B3%E8%A1%9D%E7%AA%81%E5%9E%8B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%99%A8 超伝導加速空洞により陽子ビームを ７TeV（1012電子ボルト）まで加速し、８テスラ 強の超伝導電磁石でその軌道を曲げて円形の周回軌道に乗せる。 ７TeVの陽子ビームどうしを正面衝突させることによって、１４TeVの重心系衝突エネルギーを得る実験が行われる予定。 ＞７TeV（1012電子ボルト）まで加速し これが、光速近い速度なのでしょうか。 正面衝突時は、その２倍の１４TeVの重心系衝突エネルギーが得られる、としています。 そうすると、素直に考えれば、当然、一方にとっては光速の２倍近くの速度で衝突、ということではないでしょうか。 核融合と核分裂、どちらにエネルギーがより必要？ 核子同士を結合させる核融合と、核子同士を引き離す核分裂では、どちらにエネルギーがより必要ですか。 原子核には互いに反発し合う陽子が含まれていますから、核分裂は比較的容易で必要なのはわずかなエネルギー、中性子１個の運動エネルギーのみですよね。 陽子がそれぞれ含まれている原子核２つを融合させるのは大仕事、大きなエネルギー、重い原子核同士を高速で衝突させる必要がありますよね。 そんな感じでしょうか。 核子と電子の衝突 陽子同士はプラス電荷、電子同士はマイナス電荷でどちらの場合もクーロン斥力が働き、衝突しなさそうです。陽子と電子、陽子と中性子、電子と中性子、中性子同士については、衝突しますか。 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば？ Part2 今も頑なにEメールだけを使ってる人の理由 日本が世界に誇れるものは富士山だけ？ 自分がゴミすぎる時の対処法 妻の浮気に対して アプローチしすぎ？ 大事な物を忘れてしまう 円満に退職したい。強行突破しかないでしょうか？ タイヤ交換 猛威を振るうインフルエンザ カテゴリ 学問・教育 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