素粒子（電子、陽子、中性子など）について

質問

素粒子（電子、陽子、中性子など）について

１）素粒子は物質ですか
２）素粒子は空間の状態ですか
３）真空にも素粒子はあるのですか

回答No.7

Saturn5 · ベストアンサー

１）電子は物質である
２）完全な真空には電子は存在しない
３）宇宙空間は完全な真空ではなく空気の非常にうすい状態にすぎない

これに関しては全てＹｅｓと言えるでしょう。
ただ、勘違いしておられると感じるのは、
電磁波は電子の動きではありません。
離れた場所の電子同士の相互作用です。
電子自体は媒質のあるところしか移動できませんが、
電磁波は媒質の無いところでも力が及びます。
※これを説明するためにクォークという概念があるのだと
　思います。（浅学なのでよくわかりませんが）

電磁波の一種である光は波動性と粒子性の両方を持つと言われています。
光が波動ならば受け取る相手のいない光は発射できませんし、粒子ならば
相手がいないところにも発射できます。はたしてどちらなのでしょう。

回答No.6

sanori

Ｎｏ．２、４の回答者です。
Ｎｏ．５のojisan7様は、私が密かに師と仰いでいる優秀なお方です。
おそらく私のほうが勘違いしていると思います。
失礼しました。

回答No.5

ojisan7

光子のキャッチボールというのは、たぶん湯川さんが中間子を説明するときに使った比喩・方便だと思います。そして、２個の荷電粒子間に作用するクーロン力を光子のキャッチボールで説明するのは無理があります。中西の「場の量子論」（培風館）の１２１～１２２頁にスカラー光子によってクーロン力が伝達されることが書かれています。スカラー光子はノルムが零の仮想的光子です。観測されるようなものではありません。しかも、クーロン力の本質は決して、スカラー光子ではありません。

回答No.4

sanori

Ｎｏ．２の回答者です。

「電気のプラスとマイナスが引き合うのは、電子と陽子の仕業と学校で教わったのですが、そうではなく光子の仕業ということですか。」
というのは、ちょっとおかしいですよ。

プラスとマイナスは引き合う。
身近にあるマイナスの電気の元はほぼ１００％が電子で、プラスの方はほぼ１００％が陽子。
だからマイナスとプラスが引き合うのは、マイナスの粒子である電子とプラスの粒子である陽子が引き合うから。
そこまでは正しいですよ。何も問題はありません。

ただし、そこからさらに深く、なぜマイナスとプラスが引き合うのかと問われれば、電子と陽子が光子をキャッチボールしているからだ、という話になるということです。
また、マイナスとマイナス、プラスとプラスの場合は引力ではなく斥力（せきりょく）になりますが、これもやはり光子をキャッチボールすることによって起こっています。

お礼

電子と陽子が光子をキャッチボール?
これは一体いつ頃から始まった話なんですかね。
まったく私は21世紀の浦島太郎になっとったということか。

回答No.3

debukuro

１，そうです
２，そうです
３，あります

回答No.2

sanori

こんにちは。

１）素粒子は物質ですか

これは科学的なことというよりは、言葉の問題（決まりごと）なのですが、
素粒子自体を物質とは呼びません。
物質の最小単位は原子（＝原子核＋電子）です。
また、素粒子には物質を構成するもの（原料や材料とでもとらえてください）とそうではないものがあります。

２）素粒子は空間の状態ですか

上述したとおり、素粒子には物質を構成するものとそうではないものがありますが、
後者の粒子の中には「場の粒子」と呼ばれるものがあります。
その代表的なものは光子（フォトン＝光の粒子）と重力子（グラビトン＝重力の粒子）です。
電気のプラスとマイナスが引き合ったり磁石のＮ極とＳ極が引き合ったりするのは、光子の仕業です。
万有引力は重力子の仕業です。

３）真空にも素粒子はあるのですか

これも、言葉の問題なのですが、
たとえば、場の粒子である光子と重力子しかなくて、ほかの粒子がまったくない場所があるとしましょう。
この状態は真空と呼んで良いです。

ちなみに、近年の物理学では、「真空」＝「何も無い状態」というふうには考えません。
あるとき、プラスの素粒子とマイナスの粒子のペアが突如誕生したり、逆にプラスとマイナスが出会って消滅したり、という「ゆらぎ」のあるものが真空という状態であると考えられています。
つまり、真空は必ずしも「無」ではないわけです。
実は、宇宙というものが誕生したのも、「真空」に「ゆらぎ」というものがあるからだ、というのが非常に有力な説になっています。
ビッグバンよりも前の、種宇宙の誕生に関することです。
世界史の授業で、４月に教えないといけませんね（笑）。

お礼

こんにちは。
電気のプラスとマイナスが引き合うのは、電子と陽子の仕業と学校で教わったのですが、そうではなく光子の仕業ということですか。
また磁力つまり磁石のＮ極とＳ極が引き合ったりするのも、光子の仕業ですか。
つまり磁界の元は光であると。
そうだとすると物理の教科書をまた一から読み直さなければなりません。
ああ、大変なことになってしまいました。

回答No.1

Saturn5

(1)と(2)が相反する事象ですが、電子・陽子・中性子の
ような大型の素粒子では(1)が正しいです。でも(2)も
間違いでは無いのです。

一応、素粒子の定義は物質の最小単位です。
従って、物質であり(1)は正しいです。
また、ほとんどの素粒子には質量が確認されています。
ただ、一部の素粒子は質量がなく、波動関数で表される
ものであって(2)の性質も持ちます。

(3)ですが、真空の定義が難しいですね。
　真空とは広い意味では空気の非常にうすい状態、
狭い意味では何も無い状態ではないでしょうか？
ある容器内に完全な真空を作ったとしても、ニュートリノ
などはどんどんそこを通過します。通貨はしますが、
物資に何の影響も与えません。
そういう意味では、宇宙空間に狭い意味の真空である場所は
（微少空間を除いて）存在しないと言えます。

お礼

有難うございます。

ここでは素粒子のうち電子に絞って考えます。
なぜなら電磁波は電子の動きによって生まれるとされるからです。
すると次のように結論できるのですね。

１）電子は物質である
２）完全な真空には電子は存在しない
３）宇宙空間は完全な真空ではなく空気の非常にうすい状態にすぎない

すると、もし宇宙空間が完全な真空であれば、電子は存在せず電磁波は伝わらないと考えてよいのでしょうか。この部分について特に知りたいので教えてください。