物質をエネルギーに変換すると？

質問

物質はエネルギーに変換できると聞きました。原子力発電所や原爆などです。それでは具体的に知りたいのですが、１グラムの物質をエネルギーに変換するとすればいったいどれぐらいのエネルギーになるのでしょうか。物質によって違うのですか？その物質はなくなってしまうのですか？正確な数字というよりもわかりやすく教えていただければうれしいです。どなたかよろしくお願いいたします。

回答No.7

stomachman

分かりやすく。できるかな？

●核分裂と核融合
　原子核が鉄の原子核より大きい元素は、ちょっと無理して集まっている。逆に、鉄原子核より小さい元素は、ちょっと無理して別れてる。逆に言えば、鉄の原子核を分裂させても、何かくっつけても、エネルギーは取り出せません。
　原子核が大きいやつに中性子をぶつけてやると原子核が壊れる。これが原発でやってる核分裂。
一方、軽い原子核同士をくっつけるには、原子核（プラスの電気を帯びています）同士の電気的反発力にうち勝って原子核どうしを近づけるために、もの凄いスピードでぶつける。つまり非常に高温にしなくてはならない。太陽で起こっている核融合です。
　いずれにせよ無理を解消してやることで、その「ちょっと無理してる」エネルギーを解放して取り出すわけでして、陽子や中性子の数は変わっていません。

●対消滅
　陽電子という粒子があります。電子にそっくりなんだけど、電荷が逆。電子はマイナス、陽電子はプラスの電気を帯びています。陽電子と電子がぶつかると、ホントに消滅してしまい、その質量に相当するエネルギー（ガンマ線）が発生します。このような「差し引きすると消滅してしまう」粒子同士のことを、互いに「反粒子」である、と言い、この消滅現象を「対(つい)消滅」と言います。同じように陽子にその反粒子である反陽子がぶつかっても消滅。本当に粒子の数が減ってしまいます。
　反陽子の周りを陽電子が回っている、という原子、すなわち反水素原子を考えることもできます。反水素と水素を混合すればボカン。全部消滅するでしょう。一般に「反物質」といいます。
　「スタートレック」に出てくる宇宙船エンタープライズ号のエネルギー源はこの反物質(antimatter)です。燃えかすというものがない。全然無駄が出ない理想の燃料ですが、普通の物質に触れると大爆発するわけで、保存しておくのは大変難しいですね。

●ともあれ、核分裂・核融合と、対消滅とは別の種類の現象です。しばしば混同したような説明がなされる事があるのでご注意。

お礼

御解答ありがとうございます。わかりましたぞ。Siegmund博士の言っておられたことが。stomachman博士の鉄の説明で。分裂してもエネルギーを出し融合してもエネルギーを出すというのがどうも矛盾してるように思えて理解できなかったのです。

対消滅の説明も理解できました。ありがとうございます。

補足

とはいうものの？？疑問？？でいっぱいになります。実際に陽電子、反陽子、というものは実際に存在するのですか？理論の中だけで存在するもの？実際に存在するけどすぐに消滅してなくなってしまうから見つかっていないのか？その質量は？１の質量の反陽子と１の質量の陽子で２の質量になり、それを例のE＝ｍｃ＾２に当てはめたエネルギーが出るのかな？Siegmund博士にも質問したのですが、それなりのエネルギーがあれば陽子、反陽子は作れるものなのか？

もしよければ教えてください。

でも私は頭をたくさん使いましたので今日は休みたいと思います。昨日、今日と答えてくださった皆様ありがとうございました。