「天使と悪魔」の中の反物質について質問します。

質問

「天使と悪魔」の中の反物質について質問します。
　この小説と映画のヒットで反物質やＣＥＲＮの認知度が上がってきたせいか、ある物理学者の方が「反物質や対消滅は危険な研究ではなく、エネルギー源として利用することも不可能である。反物質を生成するには対消滅とは逆の膨大なエネルギーが必要である。」と述べられていましたが、エネルギー源として利用することは今後未来永劫不可能なものなのでしょうか。
　確かある本で、アインシュタインが相対性理論を発見したとき、アインシュタイン自身は物質を一部でもエネルギーに変換して実用的に利用することは不可能だと考えていたそうですが、現実には核分裂や核融合で実用的に利用されています。（核融合は兵器としてですが・・・。）同様に対消滅も何年か後にエネルギー源として利用される可能性はないのでしょうか。
　（「天使と悪魔」の中ではラングトン博士が「反物質は確かスタートレックのエンタープライズ号のエネルギー源では？」と言っています。エネルギー源として実用化されてスタートレック的世界が実現したらいいのになあ。と密かに夢想している者です。）
　後お聞きしたいのが、医療で用いられているＰＥＴの放射線についてです、ＰＥＴの放射線の陽電子は反粒子の一種だと聞いたのですが、ＰＥＴにおいて陽電子はどのように発生させているのでしょうか。というのも反物質や反粒子を発生させるには、対消滅とは逆のプロセスで膨大なエネルギーが必要だとのことですが、ＰＥＴではそのようなエネルギーを発生させているとは思えません。（微弱な陽電子を発生させている放射性物質があるとも聞きました。その物質はどのようなプロセスで陽電子線を発生させているのでしょうか。）もしそれ以外のプロセスで反物質（陽電子）を発生させているのだとすれば、反物質や反粒子をエネルギー源として利用することのできる可能性も残されているように思うのですが、やはり未来においてもエネルギー源として使用できる可能性はないのでしょうか。
　よろしくお願いします。

回答No.6

masa2211

小説の中の話なので、ウソの論理を書いても一向に差し支えないのだけれど....

＞反物質を生成するには対消滅とは逆の膨大なエネルギーが必要。よって、エネルギー源として利用できない
これは明白な誤り。そんなバカは話はありえません。
※ただし、小説の筋の要請で、無謀なことを承知で書いている可能性が高い。

・バッテリーを充電するには、バッテリーに蓄える電力より大きい電力が必要。よって、バッテリーはエネルギー源にならない。
単語を入れ替えただけで、同じ論理ですが、現実にバッテリーは使われています。

現在考えられている反物質利用の有力候補は恒星間宇宙船。
必要な反物質は、太陽の近く（たとえば水星付近）で太陽エネルギーを利用して作ればよい。
効率？　そんなもの気にしなくて良い。太陽エネルギーはどのみちタレ流しであり、無駄なエネルギーの利用になるから。

ただし、反物質を使ってもワープは不可能です。
光子ロケットにするか、推進剤（水素など）を対消滅エネルギーで加熱し噴射するか、どちらかというところです。

※恒星間宇宙船の場合、別法として恒星間ラムジェットというのも有力です。
　宇宙空間には微量ながら水素がある（念のため。地球軌道のまわりは通常の意味で真空ですが、宇宙空間はもっと真空。それでもちょっとだけ水素がある。）
　ので、それをかき集めて核融合燃料として使います。
※※現在の核融合と異なり、重水素は使えないので、水素を融合させるがけの技術が必要。
　　反物質制御とどちらが難しいかも不明です。

＞対消滅も何年か後にエネルギー源として利用される可能性はないのでしょうか。
今度は、別の答になります。
可能性ゼロ。断言して大丈夫と思われます。何年か後とは、10年後より前のことを意味するから。　（何十年後のことを質問しているわけではない。）
10年後核融合エネルギーが利用できるか（水爆以外で。）どうかすら怪しいです。反物質利用など、とてもじゃないが無理です。

お礼

ありがとうございます。

回答No.5

genso-cake

対消滅をさせるためには、まず対生成をおこなう必要があり、
エネルギーのロス（装置とか送電とかも含め）を考えれば、
入力したエネルギーよりも、出力されるエネルギーのほうが少なくなると思います。
これでは、エネルギー源としてもちいることは不可能です。

ただ、反物質がどこかに存在していて、対生成を行う必要がなかったら、
エネルギー源として有用と考えられます。

また、同じ質量から得られるエネルギーは、化学反応で得るよりも大きいので、
ロケットなどの燃料として使えば、燃料の質量を軽減できます。
この有用性において、SFのギミックとして使われているのだと思います。

ただし、宇宙船上で対生成したら、意味がありませんから、
補給した反物質を使い切ったら終わりです。

お礼

ありがとうございます。

回答No.4

mtaka2

直接の回答じゃありませんが、「天使と悪魔」の虚実については、
実際にCERNで研究している素粒子物理学研究者による解説

物理学者とともに読む「天使と悪魔」の虚と実 50のポイント
http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/hayano/angles_and_demons_fact_vs_fiction/FACT.html

が参考になるかと思います。

お礼

ありがとうございます。

回答No.3

proto

炭坑から石炭を掘り出すように、油田から石油をくみ上げるように、宇宙のどこかに反物質の塊が漂っていれば、それを捕まえてエネルギー源として使えるかも知れませんが。
そうではなく、火力発電のためにまず石油を作ろう！というような考えでは、反物質をエネルギー資源として利用することは成り立たないでしょうね、少なくとも。

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

rnakamra

PETで使用する物質について

PETで使用する陽電子発生源は、β+崩壊をする放射性同位体です。
これは天然にあるものではなく、使用直前にサイクロトロンで生成します。
生成に必要なエネルギーは、陽電子が対消滅する際に放出するγ線のエネルギーよりも大きくエネルギー源としては使えません。
半減期もかなり短いために保存などはできません。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

debukuro

質量とエネルギーを相互変換されるときの方程式
あまりにも有名ですね
それによると
石炭２千トンを燃やして得られるエネルギーを変換して得られる質量は1グラムです
0.5グラムの反物質二つが対消滅すると石炭二千トン分のエネルギーが得られるということです
この換算だと1グラムの反物質を得ることが非現実だということがお分かりかと思います

お礼

ありがとうございます。