超高温を作り出す方法とその影響について。

質問

反物質の生成にチャレンジしようと、物質を
100億度まで熱して電子の反粒子である陽電子
を作り出そうとしたとします。

そこで質問ですが、物質を100億度まで熱する
ためにはどのような方法があるのでしょうか？
またその方法を実施した場合、周囲にどんな影響が
あるのでしょうか？ 空想や想像でも構いません。
一つ考えたのですが、例えばサブミリ波帯の超高周波
の電磁波（３００Ghz～３THz。100億度ならそれ以上？）
と数十メガワットの大電力を用いて物質を100億度まで加熱する。
ただし、超強力な電磁波は人の組織を破壊するため、周囲にいる
人は死亡するとか。

回答No.1

noname#212313 · ベストアンサー

粒子加速器実験では、もう100億度などは低温で、4兆度が達成されています。それでもビッグバンの解明には、まだ温度が足りないようです。

http://www.riken.jp/pr/press/2010/20100216/

　といっても、素粒子レベルのことですから、温度は高くても熱量はさしてありません。それでも、素粒子が反応するときに強いガンマ線などが出ますし、粒子加速器内に核分裂性の物質ができることもあり、それについては対策がなされています。

　いったんマクロで考えると、例えば太陽光を凸レンズで一点に集中させても、決して太陽の表面温度である6千度以上にはなりません。凸レンズがどんなに大きくても、いくつ使っても6千度以上にはできません。もしできてしまうと「低温源から高温源に熱が移動する」という現象が起こってしまいますが、それは熱力学的にあり得ません（あり得たら永久機関が作れる）。

　ミクロの世界でも同様に熱力学は成立します。100億度を出せる超高周波の電磁波を作るには、100億度のアンテナ（？）が必要になります。THｚとか、そんなレベルを遥かに超える超高周波を出すには、それに対応した温度が必要なのです。鶏が先か、卵が先か、みたいな話になります。そのため、素粒子実験装置では素粒子をほぼ光速度まで加速し、その運動エネルギーによって超高温を作り出すわけです。

　微量でよいなら、素粒子加速器の実験で反物質はできますし、地球に降り注ぐ宇宙線からも常にできています。もちろん、普通の物質と反応してすぐ消えてしまいます。

　実用的に、例えばSFに出てくる「反物質エンジン」の燃料に足る程、反物質を作ろうとすれば、素粒子加速器を何百、何千ではとても済まないくらい、多数を稼働させなければならないでしょう。地表ではスペースが足りないでしょうね。だとすると、宇宙に置いて、電力は太陽電池で賄うようにするしかありません。

　そうなるとすると、それらを無人運転することができれば、放射線の遮蔽などは、かなり緩くできそうです。