同じ素粒子にエネルギーが与えられて自己増殖できる？

質問

こういう現象はありませんか。またエネルギーは別の素粒子によってしか与えられないのでしょうか。

回答No.1

QCD2001 · ベストアンサー

エネルギーや運動量などの物理量の保存則が満たされないと、新たに素粒子は発生しません。ですから、陽子と反陽子のペアとか、電子と陽電子のペアとかいった、粒子反粒子が対になって反対方向へ向けて運動するような運動量をもって発生します。こうすると保存則が満足されるからです。

あるいは、中性子が陽子と電子とに崩壊するといったように、ある粒子が崩壊することで保存則が満足されるような反応が起きます。

「自己増殖」などと呼びうるような現象はありません。

＞エネルギーは別の素粒子によってしか与えられないのでしょうか。

その通りです。すべての物質は素粒子からできているので、何かがある素粒子にエネルギーを与えたとしたら、その何かは当然に素粒子でできています。ですから、「素粒子以外の何か」、というものはそもそも存在しません。

お礼

生物と違って自己増殖というのはないのですね。原子炉で起こる反応も自己増殖ではないのですね。

補足

物質に依存しないで存在するエネルギーというものは存在しないと理解してよろしいですか。

回答No.5

雪中庵（@psytex）

普通に、エネルギーを集中する事で、通常の粒子と反粒子を
対発生させる事ができます。
また、エネルギーの実体（最小単位）も、量子という素粒子です。
そして、最新の超弦理論において、全ての素粒子は、超弦＝量子
の定常波に還元されます。

お礼

勉強させていただきます。

回答No.4

kanemoto_s

現在解明されている標準理論ではそのような現象は存在しません。

その一方宇宙論では、宇宙にはダークエネルギーが存在すると言う説が一般的になっていて、この部分については未解明ですので今後そのようなものが定説になる可能性は残されています。

もし、ダークエネルギーがビッグバン以降増え続けているなら、自己増殖する未知の素粒子が存在する可能性があるといったところです。ダークエネルギーが増えているかについては、まだ定説があるとまでは言えないと思います。
相対論を含んだ素粒子論は、完成する見込みすら立っていないですが、真空のエネルギーの量子化など仮説の研究は色々な人がしています。

お礼

わたしにはSF的な興味しか持てませんが、将来素人にも納得できるようなことがわかるとよいなと思います。

回答No.3

tadys

自己増殖というようなことはありません。
人工的にエネルギーを与えるためには電気的に加速する必要があるので電荷をもった素粒子が対象となります。

素粒子の反応には反応の前後である特定の量が変化してはならないという保存則が有ります。
例えば、ガンマ線から電子と陽電子が発生する反応が有りますがガンマ線の電荷はゼロで、反応後の電子の電荷は-e、陽電子の電荷は+eなので合わせると電荷がゼロで保存されています。
電子が自己増殖すると電荷が増えてしまうのでそのような反応は禁止されています。

電荷のほかにも保存される量が有ります。
下記を参照してください。
https://www2.kek.jp/kids/jiten/particle/interac.html

お礼

ご教示を参考にさせていただき、できる限り勉強してゆきたいと思います。

回答No.2

QCD2001

物理学では、「エネルギー」は「仕事をする能力」であると定義されます。
ここでいう「仕事」というのは、畑仕事とか、炊事洗濯とか、力仕事とかいったいわゆる「仕事」とは意味が違います。
質量Ｍの物体を距離Ｌだけ動かしたときに行われた仕事Ｗを
Ｗ＝Ｍ×Ｌ
で定義します。
ですから、長距離トラックの運転手はたくさんの「仕事」をしますが、パソコン画面に向かって、頭の中でものすごくたくさんのことを考えているホーキング博士はほとんど「仕事」をしないことになります。ですから、物理学で言う「仕事」は日常用語の「仕事」とは全く意味が異なります。

「仕事」がこのように物体を動かすことで定義され、「エネルギー」が仕事によって定義されると、「物質に依存しないエネルギー」とはどのようなものになるでしょう？

その「エネルギー」は質量をもつ物体（あるいは素粒子等）に力を働かせて動かすことができなければなりません。一定方向に力を加えることができるということは、その「エネルギー」は空間全体に一様に分布しているのではなく、空間のある部分のみに存在しなければなりません。そして、その「エネルギー」が散逸してしまうと物体に「仕事」をすることができませんから、その「エネルギー」は一定時間、一つのまとまりとなって存在しなければなりません。

すると、その「エネルギー」が存在する部分は1個2個と数えることができる「エネルギー」の塊であることになります。

さらに、質量をもつ物体に力を加えたときに、その「エネルギー」の塊が物体に引き寄せられずに、物体の方を引き寄せることができるとしたら、その「エネルギー」の塊は質量を持たなければなりません。質量がなければそのエネルギーは物体に力を加えたときに、エネルギーの方が物体に引き寄せられてしまって物体を動かすことができませんから、物体に対して「仕事」をしません。「仕事をする能力」がエネルギーですから、「仕事」をしないのはエネルギーではありません。

1個2個と数えることができて、一定の量のエネルギーが一定の空間に、一定の時間ばらけないでまとまって存在していて質量をもっているとしたら、それは粒子であり、物質です。従って、「物質に依存しないエネルギー」なるものは定義不可能です。

「自己増殖」とはどのような現象を指すのでしょう？

何かある「モノ」が何らかの方法で自分と同じ「モノ」を作り出す現象を「自己増殖」と呼ぶとしたら、「素粒子が自己増殖をする」ということは、陽子が何らかの方法でもう1個の陽子を作る、ということになります。

残念なことに、陽子には子宮がないので、子供を作ることができません。ですから、自己増殖はしません。

ちなみに私の幼馴染で1軒置いた隣の家に住んでいた陽子ちゃんは、30代後半で結婚し子供が生まれたそうです。陽子ちゃんは自己増殖（？）したと言っていいのかな？

原子炉で起こっている反応は、ウランの原子核に中性子がぶつかり、その刺激によってウランの原子核が割れて、いくつかの破片になる反応です。これが核分裂です。核分裂で出てくる中性子や放射性物質はすべてウランの原子核の破片です。なにも増えていませんし、新たに何かが生じてもいません。もとから原子核の中にあったものがばらけて出てきただけです。ですから、自己増殖は起きていません。

お礼

いろいろ教えていただき勉強する意欲が出てきました。マクロの現象とミクロの現象がどのように構成されているかにもつながるのかなと思います。ミクロの現象には重力は関係ないように見えても存在はしているのですね。ミクロの現象にも
エントロピー増大則が成立しているのか、不思議です。