明日崩壊するウランと1万年後に崩壊するウラン

質問

たとえばウランなどは半減期があって、少しづつ
崩壊するようですが、では明日崩壊するウランと
1万年後に崩壊するウランでは何か違うのですか？
　もし違いがないなら、何故そんなに崩壊までの時間
がまちまちなのですか？
　放射性元素のほかに半減期があるものを考えてみたのですがなかなか身近なものが見つからず、理解できません。なるべくわかりやすく教えていただければ幸いです。

回答No.5

nabla · ベストアンサー

これは量子論効果の現れる最も身近な現象の１つですね。

量子論では全ての現象は確率でのみ記述できるとされています。
例えば１つのウラン原子を持ってきて、そのウランをある状況下に放置したとします。
この原子のおかれた様々な状態を考慮してごちゃごちゃ計算するとある時刻にウランが崩壊している"確率"を求めることができます。
言い換えれば、観測する前は「崩壊しているかも・していないかも」という状態なわけです。
さらに極論に走れば「観測しないうちは崩壊している状態と崩壊していない状態が混在していて観測することでどちらの状態かが決定される」ということもできます。

さて勘がよければもうお気づきかもしれません。

このウランが崩壊すると中性子が放出されるのです。そこで非常に感度のいい中性子の検出器をこのウランと一緒に置いておくことにします。
また別に猫と毒ガスを入れた箱を持ってきてさっきの中性子を検出するとただちに毒ガスが発生するようにしておきます。

そうして箱の中身が見えないようにしておいてしばらく放置します。そうすると箱の中の猫は死んでいる状態と生きている状態が混在します。
これがシュレディンガーの猫です。

シュレディンガーの猫はおいておくとして、
とりあえず覚えておいて欲しいのは「今の状態を完全に把握できても、未来で何が起こるかを完全に予言することはできない。未来がどうなるかの"確率"を予言できるだけだ」ということです。

お礼

nalbaさんお返事有難うございます。
ウランの崩壊は量子論効果のためなのですね。
崩壊しているかどうかは観測して初めて決定される。・・

　シュレーディンガーの猫・・これも不思議なはなしですね。私、考えたんですけどシュレーディンガーの
科学者だったどうなるんでしょうね。猫の変わりに人（科学者に被験者になってもらって、）箱の中の
科学者は自分の観測を死ぬまでやってもらう。もしくは箱の中に二人入ってもらってひとりは箱の中の観測者、もう一人は被験者になってもらう。
　一方箱の外の科学者は科学者で箱を開けることで
観測できるが、箱を開けるまでは中の科学者と連絡できない。
　箱の中の科学者は被験者が生きているか、死んでいるか一目瞭然、しかし箱の外の科学者は箱の中の科学者がは開けるまでは死んでいる状態と生きている状態が混在する状態になっている。そうかんがえると箱の外の科学者はただ箱のなかの状態を知らないだけのような気もしますが・・被験者が猫と人間だとちがうのでしょうか？
とにかく有難うございます。

回答No.4

akatsuki591

いわゆるエントロピー増大の法則ですね。

これを＃３さんの考えのように、操作できるものが存在すればという仮定をマックスウェルが行い、その仮定された存在を「マックスウェルの悪魔」と名付けました。

エネルギーと共にエントロピーを学べばそのあたりのことが想像しやすくなると思います。

昔のうろ覚えなので怪しい回答ですみません(..;)

お礼

akatsuki591さん　お返事有難うございました。
なにやら難しい言葉がでてきましたね。
マックスウエルの悪魔は聞いたことがあります。
理解はしてませんが・・・
エントロピーも聞いたことがあります。
理解はしていませんが、
自分で理解できるように勉強してみます。

回答No.3

quoth

関係ない投稿ですみません。

＞う～ん・・この場合のサイコロって何なのでしょうね。

これがわかるときっとノーベル賞ものだと思いますよ。
だって、
・崩壊する原因がわかる。
・崩壊を意図的に起こせるようになる。
・放射線を意図的に出すことができる。
・放射線廃棄物の処分に困らなくてすむようなる。

素人なんで変な考え方かも知れないですけど、かなり画期的な物なんでないかなぁって思います。
きっと今も多くの学者が研究なさっていると思いますよ。

お礼

quothさん　お返事有難うございます。
サイコロは解明されていないんですね。有難うございました。でも解明されたからといって、それをコントロールできるとは限りませんよね。　例をあげれば気象現象ですよね。　有難うございました。

回答No.2

physicsache

基準が違うだけじゃないんですか？
半減するまでの日数をあなたが計測するとしましょう。

その計測を開始した日時が違うだけで、
同じ物質なら同じ日数で半減します。

ウランを資料Aと資料Bとに分けます。
そして、Aの方を今日から、Bの方を１０年後から
半減するまで測定します。
そうすれば、BはAが半減してから１０年後に半減するということ。

お礼

physicsacheさんお返事有難うございます。
えーと私が言いたいのは、何故同じ物質なのに皆同時に崩壊してしまわないのか？が知りたいのです。

たとえば崩壊するのに1万年かかるならこの世に存在してから1万年後に同時に全部崩壊してしまわないのはなぜか？同じ資料のなかにすぐに崩壊する原子がある一方、確実に半永久的に崩壊しないで残るでああろう原子存在しているのはなぜか？それが知りたいのです。

回答No.1

marbin

確率、の問題のようです。

「半減期 - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E6%B8%9B%E6%9C%9F

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E6%B8%9B%E6%9C%9F

お礼

marbinさん早速のお返事有難うございました。
早速紹介していただいたサイトに行ってきました。
つまり、放射性元素は常にサイコロをふっていて、
1の目がでた原子はその場で崩壊するような感じですかね。そう考えれば常に一定の割合の原子が単位時間あたりに崩壊しますよね。
　う～ん・・この場合のサイコロって何なのでしょうね。
　まずは大きなヒントをいただいた事にとても
感謝いたします。有難うございました。