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素粒子同士をぶつけると、その運動エネルギーのおかげで他の素粒子が発生しますが...

wwe********さん

2011/12/1518:42:10

素粒子同士をぶつけると、その運動エネルギーのおかげで他の素粒子が発生しますが、なぜ衝突しないと出てこないんですか?出てくるメカニズムを教えてください。

素粒子が単独で運動しているときに、ぽこっと素粒子が生まれて、もとの素粒子は急に減速、みたいなことが起こってもいいじゃないですか?

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c_k********さん

2011/12/1603:25:10

>素粒子が単独で運動しているときに、ぽこっと素粒子が生まれて、もとの素粒子は急に減速、みたいなことが起こってもいいじゃないですか?

そういうことも起こります。
例えばパイオンという粒子は、何かに衝突させなくてもぽこっと別の粒子(ミューオンとニュートリノ、等)を出します。
もっとも、これによってもとのパイオンは減速ではなく消滅してしまいますが。

ただ、こういった反応は重い粒子から軽い粒子を出す、という反応しかあり得ません。
これはエネルギー、運動量という2つの物理量が保存されなくてはならないためです

なので軽い粒子から重い粒子を作ろうと思ったら、単独で加速するだけでなく、それを衝突させる必要がある訳です。

最近話題のヒッグスなんかも、陽子を加速して衝突させることによってより重いヒッグスを作っています。

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ks0********さん

2011/12/2123:08:46

>素粒子が単独で運動しているときに、ぽこっと素粒子が生まれて、もとの素粒子は急に減速、みたいなことが起こってもいいじゃないですか?

そういう反応もあることはあるのですが・・・。
そういった反応は、観測が困難なのです。

素粒子同士を衝突させる実験では、素粒子同士が衝突が起こる場所と時間を限定できます。
というか、衝突する場所と時間を限定しなければ、衝突させることができません。
なので、その衝突する場所を囲うように測定機を並べ、衝突が起こる時間の前後に装置を稼動させて集中的に調べるることで、詳細な観測を行うことができます。

しかし、単独で運動している粒子が、突然、他の粒子に変わってしまうような反応の場合は、いつ、どこで起こるかわかりません。
なので、観測にひっかかること自体が稀です。
稀にしか観測できないような事象をひたすら待つよりは、加速器を使い、場所と時間を限定させて現象をおこさせてしまうのが、現在の素粒子研究の主力となっています。
その方が短時間で片がつき、はるかに安上がりで済むからです。

力任せな実験方法は、LHCの稼動により、現実的限界に達したような感があります。
これからの超高エネルギー反応の実験は、質問者さんの疑問に立ち戻るような、運と根気に頼る実験になるのかもしれませんね。

wha********さん

編集あり2011/12/1519:05:04

この世の中、単独で起こることは何一つない。
なのに、そう思うのでしょうね。

なので「作用」と云うことが非常に重要です。
今、話題のヒッグス粒子まで考える時代です。

早川歩美さん

2011/12/1518:52:22

素粒子同士をぶつけると、素粒子が破壊されその中の様々な粒子が飛び出るのです。

また、単独で運動しているときは、何も起きません。

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