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荷電粒子砲
こんにちは。荷電粒子砲についての質問です。 荷電粒子砲は、レーザーなどと異なり、目標到達までに一定の時間が必要だそうですが、 実際のところはどんな感じになると想像されているのでしょうか。 上手く表現できないのですが、エネルギーの塊のような物が砲筒の発射部分に集まってきて、 一定の大きさになると対象物に向って発射される、という類のものなのでしょうか。 また、目標到達までに一定の時間が必要、というのは、発射後、のろのろと対象物に向って行く、ということでしょうか。 それとも、レーザー照射のように、ずっと対象物に照射し続ける事で、対象物にダメージを与えるタイプなのでしょうか。 （イメージ的には火炎放射器に近い？） 砲から発射された荷電粒子は、地球上で用いる場合、目で見る事が可能なのでしょうか？ （発射された荷電粒子ってどんな色をしているのですか） また、地磁気の影響を受けやすくビームを直線的に飛ばすのが難しいそうですが、これは使用場所が限定されるという事でしょうか？ 粒子加速器の小型化についてですが、現在はどのくらいまで小型化が進んでいるのでしょうか。 反粒子を用いれば対消滅が期待できるとのことですが、これを実現する為の方法は存在するのでしょうか。 反粒子は強力な破壊力が期待されるそうですが、では粒子を用いた荷電粒子砲の破壊力はどれくらいなのでしょうか。 最後です。荷電粒子砲は、加速器以外にはどのような機械（部品）で構成されているのでしょうか。
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＞カテゴリーに関しては、その、該当するところがないので SFのカテがあれば良いですが無いので科学で良いのでは。似たような質問もありました。 http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1462475 「目標到達までに一定の時間が必要」というのは、あくまでもレーザーのような光速と比べてということだと思います。現在の加速器でも光速の99%以上まで加速できるようです。ほとんど光速と同じといって良いでしょう。 荷電粒子の場合、粒子間に電気的な斥力が働くので光よりもっと早く拡散すると思われます。実際の加速器の内部では磁場を使って常に絞って拡散を抑えています。 発射されてから時間がたつほど拡散してしまうので、できるだけ速い速度で発射したほうが拡散が抑えられるでしょう。それに光速に近ければ近いほど運動エネルギーが大きくなるので破壊力も大きくなるでしょう。 発射後、のろのろとしていては破壊力は無くただの放射線です。（いわゆる放射能の放射線） 「エネルギーの塊」というのは、かなり演出めいているので実際にどこまで考えた描写か良く分かりませんね。発射前に低出力のビームが出ていて空気と反応して発光しているとか… 空気中での色は多分青白いのではないでしょうか。空気と反応しているなら空気がプラズマ化するでしょうから、工事現場などの溶接の青白い光のような感じではないかと。 地磁気の影響を受けやすいのは、その名の通り荷電している（電荷を持っている）からです。電子ビームならマイナス、陽子ならプラスの電気を持っていてそれが運動するので電流になります。モーターが磁場中に電流を流して動いているのと同じように、磁場によって大きく曲げられます。テレビのブラウン管で電子ビームを磁場で曲げているのと同じですね。 重力やコリオリ力の影響も受けますが、そこに磁場の影響も加わるわけです。ちゃんと補正がされていれば使用場所が限定されないかもしれません。 ちなみに＃１がおっしゃるように砲弾やレーザーも重力やコリオリ力は受けます。現在の戦艦でも極地方ではコリオリ力の補正が必要だそうです。（磁場は関係ありませんが…） 粒子加速器の小型化は医療目的のために進んでいるようですが、低出力です。大出力の加速器はむしろ大型化が進んでいると思います。大きければ大きいほど損失が少ないので高出力にできるからです。 反粒子ビームについてはSFの中でも誤解があるようですが、対消滅のエネルギーは荷電粒子の運動エネルギーと比べて無視できるほど小さいです。 たとえば陽電子の場合、対消滅のエネルギーは静止質量のエネルギーE=mc^2の2倍で0.5MeV×2=1MeV。それに対し運動エネルギーはKEKのBファクトリーで3.5GeVなので対消滅のエネルギーの3500倍になります。しかも到達するまでに途中の物質と反応してしまって損失が大きくなるので、わざわざ陽電子を使うより普通の電子の方が効率的です。 ちなみに反粒子ビームを作るには、加速した電子ビームを金属などに当てて、対生成した粒子反粒子のうち反粒子だけ選び出して加速してビームにするという2度手間が必要です。 ＞加速器以外にはどのような機械 基本的に加速器だけで良いのではないでしょうか。小型加速器そのものだと思います。膨大な電力が必要なので発電機（小型原発？）も付属させたほうが良いかもしれません。エヴァのように電力ケーブルが付いていては不便ですから。 こうして考えてみるとレーザーと比べてどういう利点があるのか良く分かりません。むしろ扱いにくい分だけ不便です。 しかし、対レーザー用にチャフのようなもの、例えば光を吸収しないガラス片などをばら撒いてレーザーを拡散させて無効化された場合には荷電粒子砲でなぎ払うことは有効かもしれません。 A.原理的に不可能または未知 B.原理的には可能だが、技術的に不可能または困難 C.技術的には可能だが、経済的、軍事的に不可能、無意味 に分けるなら、レーザー兵器がCで荷電粒子砲がBでしょうか。カメハメ波はAです。
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- apple-man
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No3の方のご紹介のＳＦのカテでも回答した者です。 ＞それとも、レーザー照射のように、ずっと対象物に照射し続ける事で、対象物にダメージを与えるタイプなのでしょうか。 （イメージ的には火炎放射器に近い？） 炎のようなものと、（広がりが少ない）ビームタイプと 両方ともあります。荷電粒子に何を使うかで 状態が変わってくるんです。 ＳＦのカテでも紹介しまいしたが、例えば これ↓が電子銃（E-gun)というものです。 http://www.plasma.t.u-tokyo.ac.jp/pict/facilities/Ebeam.gif これは兵器ではなく、半導体製造など 薄膜の作成というものに使われるもの なんですが、写真中央のオレンジ色に 光っている部分に電子ビームが当たって 金属が溶けて蒸発しています。 （電子ビーム自体は見えないでしょ） 溶けている部分は直径４、５センチです。 ＞砲から発射された荷電粒子は、地球上で用いる場合、目で見る事が可能なのでしょうか？ 条件によります。まず荷電粒子自体は見えません。 その放射に伴って、電磁波出て、その波長がたまたま 可視光線の領域だと見える場合があるんです。 ＞（発射された荷電粒子ってどんな色をしているのですか） 大気中で荷電粒子の強い放射があると グリーンから紫系の色が見えます。 これは荷電粒子自体の放射ではなく、 荷電粒子が大気中のガス分子と衝突して 分子中の電子が吹き飛ばされたり、また 戻ったりするときの電磁放射で、 プラズマと呼ばれる状態です。 酸素のプラズマの色がグリーンなんです。 ＞地球上で用いる場合、目で見る事が可能なのでしょうか？ 宇宙からは電子、陽電子をはじめ、いろいろな 荷電粒子が地球に向けて放射されていますが、 地球が磁気を持っているため、その殆どは コースを変えられたり、弱められたり しています。 ただし南極、北極には強い荷電粒子が 引き寄せられ、大気中に降り注ぎます。 人の作った粒子砲ではありませんが、 強い荷電粒子が大気中に突入したら どうなるかといういい例は、自然現象の オーロラなんです。ですから強ければ 見えるということです。 ＞反粒子を用いれば対消滅が期待できるとのことですが、これを実現する為の方法は存在するのでしょうか。 粒子・反粒子の発生、消滅というのは 確か１９４０年代くらいから 粒子の衝突実験というので観測されて います。 モリブデンという金属の薄膜に 電子ビームを当てるという方法で、 電子の反粒子である陽電子のビームを 作り出す方法もあります。 電子と陽電子が衝突すると、 波長の非常に短い電磁波になって しまうんで、この衝突が大量に 起きれば、爆発という現象になる だろうということで、ＳＦの世界には 反物質兵器なるものがよく出てきますが、 現実にはそこまで行ってません。 反粒子を一度に大量に作ったり、保存する技術が ないんですね。 ＞荷電粒子砲は、加速器以外にはどのような機械（部品）で構成されているのでしょうか。 あたりまえかもしれませんが、荷電粒子を 発生させる部分が必要です。 電子の場合、真空中で金属を加熱したり 強い電界をかけてやったりします。 イオンやプラズマの場合、ガスに強い電界をかけて ガスの分子を破壊してやります。電荷を持った 粒子が発生したところで、磁界をかけて その粒子を取り出します。 ＞粒子を用いた荷電粒子砲の破壊力はどれくらいなのでしょうか。 真空中で、限定された小さい範囲なら 先の電子銃のように金属も溶かせますし、 マグネトロン・スパッタリングといって、 プラズマを物体表面に衝突させて、表面の原子を 剥ぎ取ることもできます。 大気中では空気のガスの分子が邪魔する んで、大きな破壊力を出せる技術は公には 知られていないと思います。 粒子加速というのは、粒子砲より、推進装置への 応用がかなり進んでいるんです。ロケットエンジン ですね。 ガンダムでもビームライフル撃つと反動があり ますよね。荷電粒子にも質量があるんで 放射すると作用・反作用の法則で 反動が得られるんです。これを ロケットエンジンとして使うんです。 古くは１９４５年に発案されたイオン・スラスター エンジンというのがあり、最近だとイトカワとか 言う小惑星に近づいた日本のハヤブサ？とかいう 無人探査機が荷電粒子の放射を利用した ロケットエンジンで、確か、キセノンとか いう物質のプラズマを電磁石で加速して 噴射するというものだったと思います。
お礼
回答ありがとうございます。 皆さんの回答のおかげで理解できました。 本当にありがとう！
- pyon1956
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久々に大笑いしながら参考サイト見てました。 まあこの手のアニメにいちいち突っ込むのは野暮というものかもしれませんが。 兵器というものはそりゃ一応可能性のあるものは一通り研究はされていると思いますよ。オカルトめいたものや疑似科学めいたものを含めてね。問題は実用化するに至るか、また実用化しようと考えられるかどうかです。 で、なぜ荷電粒子を使わなきゃならないか、と言う点です。 こレを考えると地上での利用、というものはあまり考えられないのではないかと思うのですが。 なぜなら、現在開発されている兵器というものは、まず核については期待されるのは抑止力です。戦術核の利用を考える向きもあるようですが、ともかく相手を殲滅するのでなく、支配するのには核兵器は使いにくい兵器です。 いってみれば。ガンダムが１機あったとして、一国を支配する事はできません。破壊はあるいはできるかもしれませんが・・・・ 要は破壊力よりも扱いやすさ、量産性などのほうがずっと重要なわけです。 そう言った点でそれこそ宇宙戦争が重要な問題になるような時代が来るなら、そういうときはそういうものも開発の中心に・・・なるかなあ？ ちなみに荷電粒子を加速するのはブラウン管のなかの電子銃でもできますから、大きさは小さくできます。ただし威力は・・・光らせる位かね。レーザーガンのほうがまだ実現性はあります。 逆に大きなものを破壊できるくらいの荷電粒子を大量に発生させる機械は大きいです。というかますます大きくなっています。ただし使用目的は兵器ではないのですが。 反粒子ですか？そんなん作るくらいなら反陽子爆弾作るんじゃないかな。少なくとも近くの相手を撃ったりはしたくないです。γ線とか嫌というほど出そうだから・・・・ ちなみに荷電粒子の色はあらゆる色です。エネルギーの大きさにより変わります。 以上とりとめのない答（？）ですが。
お礼
回答ありがとうございます。 実は荷電粒子砲に関しては名前を知っているだけで知識が皆無の状態で質問しました。まずは手始めにネットで調べてみようとして検索して調べて回ったのですが、サイトにより記述に違いが多々見られた為にどれが本当か分からず、一度、詳しい人に質問した方が早いのではないか、と思った次第です。 ＞久々に大笑いしながら参考サイト見てました。 やはり、詳しい方から見るとそうなるのですか。 大変参考になりました。
- y_hisakata
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そんな、ありもしない装置の質問をされても…。 確かに原理的には可能らしいですが、 アニメやSFでの表現と現実をごっちゃにしちゃ いけませんよ。少なくとも科学のカテじゃありませんね。 実用化されていないので、「どんな感じか？どんな 色か？」と言われても答えようがないし、 どんな部品で作られるようになるのかわかるわけが ない。「およそこういう構成装置が必要となるだろう」という予測はできても、実用化の段階で 現実にはいろいろと変わるでしょう。 アメリカあたりは実際に開発を進めているでしょうが、 「現在はどのくらい小型化が進んでいるのか」 などという軍事機密をおいそれと公開するわけがない。 せめて、「実用化されたらどんな感じになると 思いますか？」という質問にしてください。 お願いしますよぉ。 …一応参考サイトを載せましたが、たぶん質問者は これを見て質問内容を考えたんじゃないかなあ…？ ただまあ、常識的な範囲は答えておきますね。 「発射後のろのろと飛ぶか？」 んなわきゃないだろうがっ！そんな兵器が 通用するか！ほぼ光速で飛んでくんだよっ！！ 「地磁気の影響を受けやすく…」 少なくとも、銃弾だって引力の影響を受けながら ちゃんと的に届いてるんだから、地上では コンピュータで曲がり具合を推定して照準を 補正して使うよっ！今から宇宙空間戦争だけ想定して 兵器開発やるやつぁいねえよっ！ だいたい、光だって重力の影響受けて曲がってるん だよっ！曲がりやすいのが問題になるのは、 天文単位の距離での話だよっ！ 「エネルギーの塊のような物が…」 カメハメ波や波動砲と一緒にしてんじゃねえよっ！ 電子や陽子や重イオンはそもそも見えねえよっ！ お前は電子レンジの電磁波見えるのかよっ！ さらに発射前に見えてるってことは漏れてるって ことだよ！そんな兵器あぶなっかしくて 使えねえよっ！ っていうか、突っ込みどころてんこ盛り過ぎて 突っ込みきれねえよっ！
お礼
回答ありがとうございます。 ＞…一応参考サイトを載せましたが、たぶん質問者は ＞これを見て質問内容を考えたんじゃないかなあ…？ 図星です（笑） ウィキを読んで質問した旨を質問文中に入れようか考えたんですが、そういうのっていいのか悪いのかちょっと分からなかったので省略しました（だって、書いた人にいちゃもんつけてるみたいで失礼だし）。 科学に対する知識が皆無なんで、内容がどうしても頓珍漢になってしまうんです。大変申し訳ない。 カテゴリーに関しては、その、該当するところがないので、ここで聞けば詳しい人がいるかな、と・・・。
お礼
回答ありがとうございます。 詳しく説明していただいてありがとうございました。かなり輪郭がくっきりしてきた感じです。