★★　Ｑ＆Ａ・2009　★★

　量子光学の分野では、単一光子状態を表す現象として光子のアンチバンチング現象が挙げられていますが、この現象はレーザーなどコヒーレント光源では観測できないと聞きます。パルスレーザーを平均光子数0.01ほどに減衰させ各パルスに光子が複数個入る確率を少なくすれば、コヒーレント光源でもアンチバンチング現象は観測できるのでしょうか？【現代物理】

　不確定性原理に関して、粒子の速度の測定技術についておたずねします。不確定性原理では位置と速度（運動量）は同時に正確に測定できないことになっています。さて、速度＝距離÷時間ですから、速度を測るには距離を決めなければなりません。距離を決めるには始点と終点、つまり位置を決めなければなりません。ところが、位置を決めれば不確定性原理により、速度が決まらなくなるはずです。つまり、粒子の速度は測れなくなる？ この推論のどこがおかしいのでしょうか？ 実際には速度はどうやって測っているのでしょうか？【現代物理】

　先日、ウィキペディアで質量について調べていました。そこで一つ疑問が。現在、質量は国際キログラム原器によって定義されていますが、質量原器に変わる新たなキログラムの基準として、アボガドロ定数が候補に挙がっているそうです。アボガドロ定数とは1mol中の原子や分子の総数。1molとは、0.012kgの炭素12の中に存在する原子の数と等しい構成要素を含む系の物質量。炭素の質量からモルを定義しているということは、モルと相関するアボガドロ定数も質量依存の物理定数ということになるのではないでしょうか。そのアボガドロ定数で質量を定義するのはおかしいと思います。【その他】

　不確定性原理の説明の際に多くの量子力学の教科書に載っている「ハイゼンベルクのガンマ線顕微鏡の思考実験」について質問です。この思考実験の内容を追っていくと、電子の位置および運動量を測定する際に使った光に粒子性と波動性の二重性があるために不確定性原理が導かれていると考えられます。しかし、たいていの教科書で、その後に不確定性原理を交換関係から厳密に導く際には、電子の二重性だけが使われており、測定するための光の存在はどこにもありません。上記２つの議論の間には、微妙に問題のすり替えがあるように感じてしまいます。それとも、この議論は、光の二重性と矛盾しないために、光と相互作用する電子にも二重性がなければ整合性が取れないということを示唆していると考えればよいのでしょうか？【現代物理】

　水素分子は水素原子２個でできていることがわかっていますが、昔の科学者は、どのようにして水素原子が２個合わさっていると分かったのですか？ よろしければ、カニッツァーロの説明方法も詳しく教えてください。【その他】

　プルトニウムは、放射線による危険性に加え、化学的毒性も特に強いと言われています。同じアクチノイドで天然鉱物のトリウムやウランも最外殻の7s軌道電子は同じく２個であり、5f,6d軌道電子のみが若干違うだけなのに、何故プルトニウムの化学的毒性だけが特に強いのでしょうか。【その他】

　光の３原色（赤緑青）の組み合わせによってさまざまな色を再現できるとのことですが、赤緑青の波長の電磁波の組み合わせによってさまざまな色が再現されるということでしょうか？ 高校では、色は電磁波の波長の長さで決まると習いましたが。【その他】

　昨晩見た映画の話です。ある町でウィルスの人体実験を行ったが、手がつけられなくなり軍事機密を守るため、核ミサイルで町ごと破壊した。公の発表はその町にあった原子力発電所の原子炉の暴走による「核爆発」とした−−というものですが、原発が暴走して爆発することはあるのでしょうか？ 原子炉が暴走すると高温になるとは聞きますが、核爆発すると聞いたことはありません。水蒸気爆発というのはあるそうですが、燃料そのものが爆発するとは思えないのです。【その他】

　最近、DNA の解析から哺乳類の祖先の分岐が超大陸の分岐と関係するという記事があり、とても興味を持ちました。さらに以前、白人はアフリカ大陸の黒人のアルビノが祖先となったとか、われわれアジア人の先祖は、その肉体的特徴から、おそらくダウン症のグループから発生したのだろうという俗説を読んだことがあります。真偽は別として、この DNA 解析の判定基準は具体的にどういうものなのでしょうか？ 進化の系統の中で DNA の類似性の尺度はどう決めているのでしょうか。また、その系統が分岐した時代までなぜ判るのでしょうか。【その他】

　密閉したガラス瓶の中をヘリウムガス100％で満たすとします。ヘリウム分子はガラス瓶の壁を通り抜けて、外に拡散していきます。一方、空気分子はガラス瓶内に入れません。これだと、やがてガラス瓶の中が真空になりますが、どこか間違っているのでしょうか。【古典物理】

　太陽質量の7％以上ない天体は、恒星とはなれず褐色矮星になるとの記述を読みましたが、恒星となれる質量の上限はあるのでしょうか？【現代物理】

　ある本を読んで、質量を持つ物質がブラックホールから脱出できない理由はなんとなく理解できたのですが、質量をもたない光子が脱出できない理由は何なのでしょうか。ブラックホールの幾何学的構造によるのだったら、今度はこちらから光子がブラックホールに落込める理由がなくなりそうな気がします。【現代物理】

　現在、地球や月などの内部構造は地震波を使って調べることができます。では、地震が起こらない天体、太陽、木星などの内部構造を調べることはできるのでしょうか？ 可能なら具体的な方法を知りたいです。【現代物理】

　ハイゼンベルグの不確定性原理を、より精密に拡張したとされる小澤の不等式について、どうお考えですか？ 小澤の不等式は、観測や誤差を正しく扱うものになっているのでしょうか？【その他】

　時間の進み方は観測者にとって相対的であるにもかかわらず、「宇宙の年齢」を測定できるのはなぜですか？ 例えば、地球にいるAさんが測定する「宇宙の年齢」と、遥か彼方の星にいるBさんが測定する「宇宙の年齢」が一致する保証はあるのでしょうか？ 相対論からすれば、一致しないのが正しいような気がします。そうすると、宇宙には２つの年齢があり、そのどちらの年齢も「正しい年齢」ということになります。【現代物理】

©Nobuo YOSHIDA