- ベストアンサー
宇宙線の波長は何故測定されるのですか？
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
＞よく実験で空から到来してくるμ粒子やτ粒子の波長を測定したりしますが、 普通は波長を測定しているのではありません。 μ粒子のエネルギーあるいは運動量を測定しています。 すでにμ粒子の質量は知られているので、 エネルギーから運動量、ドブロイ波長を求めることが出来ます。 おそらく波長の話は宇宙線の一つであるγ線(電磁波)の話ではないかと思います。 あまり宇宙線としてのμ粒子の波長の話は聞きません。 質問とは関係ないですが、 地表にまで到達する粒子のほとんどがμ粒子です。（ニュートリノを除く） τは到達していないです。
関連するQ&A
- 量子力学についていくつか教えてください。
量子力学について最近興味が沸き、勝手に勉強しているものです。 いくつか教えてください。 １ 量子は波動性と粒子性の両方を併せ持ちます。粒子であることの定義は「位置と運動量を持つ」ということで正しいでしょうか？ ２ 質量があってもなくても量子は光速で進みますか？ ３ 光子は質量がないのに運動量を定義できるのはなぜですか？ ４ コペンハーゲン解釈によると、光の波動性は「光子の存在確率の波」である で正しいでしょうか ５ 「存在確率の波が光速で空間を伝播する」時、その媒体は何なのでしょうか？古典物理では電磁波の媒体は電磁場だとおもうのですが。
- 締切済み
- 物理学
- 電磁波と量子力学的な確率の波
初めて質問させて頂きます。 只今量子力学を勉強中の学生です。 大抵の教科書で、初めの章に光の波動性と粒子性、電子の粒子性と波動性について述べられ、 粒子と波の性質を併せ持つ点でこれらは似ている、といった話がされています。 電子にとっての波動性というのが、波の振幅の自乗がその存在確率を表す、というところはなんとなく理解したのですが、 ではそもそも本の冒頭で語られている光の波動性とは何なのか？ と疑問に感じました。 光は水面に起こる波に例えられるように、電磁場が空間の各点で振動することによって伝播する波である、と自分は理解しています。 長くなりましたが、お聞きしたい質問は、 この電磁場の波と、量子力学的な確率の波はどこで接点を持つのでしょうか？ ということです。 勉強の途中ですので、もし上に示した私の理解に間違いがあればご指摘下さい。 知識不足で申し訳ありませんが、何卒よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 《量子力学》人間が観測するまで、粒子はどこにあるの？
《量子力学》人間が観測するまで、粒子はどこにあるの？ wikiより この粒子の位置を正確に測ろうとするほど対象の運動量が正確に測れなくなり、運動量を正確に測ろうとすれば逆に位置があいまいになってしまい、両者の値を同時に完全に正確に測る事は絶対に出来ない。なぜなら、位置をより正確に観測する為にはより正確に「見る」必要があるが、極微の世界でより正確に見る為には、波長の短い光が必要であり、波長の短い光はエネルギーが大きいので観測対象へ与える影響が大きくなる為、観測対象の運動量へ影響を与えてしまうからである。ただし、この種の議論は前述の証明とは異なる種類のものであることには注意されたい。前述の証明は、量子論の性質そのものから導かれる物であり（量子力学の数学的基礎も参照）、測定器の誤差、あるいは測定による反作用とは区別して考えなければならない[1]。これに関する議論は量子測定理論も参照されたい。 もし、粒子の位置と運動量にまったく影響のでない観測方法が確立されたとしても、 それでも、粒子の位置と運動量を同時に正確に測ることは不可能なのでしょうか。 そもそも、人間に観測されていないときの粒子は、どんな状態であるのか、わからない、かつ予測できないのでしょうか。 当方、物理は高校でやったのみです。 よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 不確定性原理について（(1)と(2)は矛盾していますか？）
こちらのカテで良かったのか分かりませんが、 不確定性原理についてです。 (1)粒子の位置を測定するには、波長の短い粒子で測定しなければならない。従って測定波の粒子の運動にぶつかり、観測対象の粒子は、はじきとばされてしまい、位置は測定できない。 (2)逆に粒子の運動量を正確に敷く低しようとすると、波長の長い波を使わなければならないが、今度は位置が正確につかめない。 (1)と(2)は、矛盾していますか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 量子力学における状態について
よく量子力学の本で"波動関数は量子力学的状態を表す"とありますが,"量子力学的状態"というのはどういうことなのでしょうか？ Wikipediaでは"量子状態"の方で載ってありましたが,"すべての物理量の測定値が一定の確率分布をもつような仕方で系が準備されているとき、その系の状態を指してある量子状態という"とありました.
- ベストアンサー
- 物理学
- 素粒子と明在系と暗在系とパラレルワールドについて
はじめまして。 最近、物理系の雑学の本を読んでいます。 物理に関する知識が全くないので、何がどう関連しているのかわかりません。 簡単な言葉でご説明を頂けることを望んでおります。 物質の基本構造を明らかにするために、物質をどんどん細分化していくと、その構成要素として素粒子の世界に到達するそうですね？ それで、物質は３種の素粒子（陽子、中性子、電子）とそれに作用する4つの力（電磁力、強い力、弱い力、重力）によって成り立っているそうですが、この素粒子について、 実証派は「波または粒子」 実在派は「波と粒子」 いずれにしても素粒子は、波の性質と粒子としての性質を持ち合わせているそうですが、 粒子ということは、実体があるということなんでしょうか？ 波ということは、実体がないということなんでしょうか？ フォン・ノイマンが「人間の意識が観測した瞬間に波束が収縮する」というような、量子力学の観測問題への見解の一つを述べられたようですが。。。 何らかの物理量の周期的変化が媒体を伝わるときに表われる現象が波だと思っていたのですが、物理量ということはエネルギーと解釈して良いのでしょうか？ 水面に石を投じた時、石の落ちた一点を中心に、波形が全体へと一様に伝わっていくものなのかと思っていましたが、波束が収縮するということは、何らかの条件があった時には、波が特異的に集まる（？）ということなのでしょうか？ それが、計測方法を変えると粒子が飛んできたように一点に集まって見えてしまうということなんでしょうか？ 電子を一個ずつ打ちだして二つのスリットを通し、その先でどの場所に電子が到達したかを検出する実験で。。。 測定器を使って観測しない時は、上のスリットを通った世界と下のスリットを通った世界が同時に存在し、干渉しあう。 測定器を使って観測すると、上のスリットを通って上の測定器に痕跡を残した世界と、下のスリットを通ったので上の測定器に痕跡を残さなかった世界のどちらか一つだけが選択されるそうですが、 この選択された世界が明在系ということでしょうか？ 選択されなかった世界が暗在系ということでしょうか？ そして、これが、複数の世界が干渉し合いながら存在し、同時進行しているというパラレルワールドなんでしょうか？ 話が前後してしまいますが、 波と波動では、定義というか言葉の意味が変わってしまうのでしょうか？ 今読んでいる量子論と超弦理論の雑学本には、波という言葉は見かけますが、波動という言葉は見かけません。 でも、波動関数という言葉はあります。 時々、耳にする「波動」という言葉は、物理の教科書にでてくる「波」とは違うものなのでしょうか？ 見当違いの質問をしていましたら申し訳ありません。 わかったようで、わからないのです。 なんとも不思議な世界を垣間みてしまったように感じています。 宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 量子力学において運動量を微分演算子に代える物理的意味
量子力学をきちんと物理的，数学的に理解したいので，独学で量子力学を勉強しています．学部時代は量子力学の授業がなかったこともあり，正直分からないことだらけで不思議に思うことがたくさんあります． そのうちの一つとして，ある原子内の電子群を考え，ハミルトニアンHを持つ系だとすると，波動関数Ψの絶対値の二乗（存在確率）で存在する原子内にある一つの電子は，あるエネルギ準位（固有値）εしか取り得ないという考え方をシュレディンガー方程式 HΨ=εΨ で表される固有値問題に帰着するということをとりあえず納得したとすると，線型代数学で出てくる固有値問題 Ax↑=λx↑ のように「ある固有ベクトルx↑に対してある固有値λが決まる」 ということと似ているのでなんとなく分かります． 波動方程式からシュレディンガー方程式を導出していくこともなんとなく分かりました．分からないことは，シュレディンガー方程式の導出として，ハミルトニアンを波動関数に作用させ，ハミルトニアン中に含まれる運動量を微分演算子に代えれば，シュレディンガー方程式になっているということです．この方法は，結果として成り立つだけで，後付けくさいなあと感じました． 過去にも同じような質問をされていた方 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa587812.html がいましたので見てみると，運動量を微分演算子に代えるのは数学的には導けるようですが，その導く過程が物理的には分かりにくいと感じました． 量子力学を勉強する前に基礎知識が不十分なのもあるとおもいます． なので，量子力学を勉強する前に習得するべき学問は何かと，どの順番で勉強すれば効率がよいかも教えていただきたいです． （1）量子力学において，運動量を微分演算子に代えることの物理的意味は？もっと一般的に，その他の物理量（角運動量，スピン角運動量など）を演算子に代えることの物理的意味は？ （２）量子力学を勉強する前に習得するべき学問は何かと，それらをどの順番で勉強すれば効率がよいか？ です．長くなりましたが，よろしくお願いいたします．
- ベストアンサー
- 物理学
- 不確定性原理と位置・運動量の測定
量子力学で、位置・運動量を同時に測ると Δｘ・Δｐ>h程度の不確定さでしか測れないわけですが、 逆にいえばその程度の精度でなら測れるわけです。 さて、運動量-位置のphase spaceにおいて、 xとpがどのように分布しているかを定式化するにはどうすればよいでしょうか？ つまり、位置x～x+Δxに粒子がいて、かつ、 運動量p～p+Δpを持っている確率です。 ただし、Δｘ・Δｐ>h
- 締切済み
- 物理学
お礼
詳しいお答えどうもありがとうございました。直接波長を測定するわけではなくやはり運動量等からなんですね。