反物質のエネルギーは比べものにならないほどです！それをどうやって「把握」するのでしょうか?

現代科学では、ほんの少しの反物質でも膨大なエネルギーを放出することができ、それが最も理想的で完璧なエネルギー源であると信じられています。さて、このエネルギーがKB分子に奪われたら、世界中の人々は困ってしまうのではないでしょうか？中東情勢など、世界情勢の悪化を懸念する人は多い。

反物質がエネルギーの天井である理由は、反物質と物質が衝突すると消滅してしまうからです。消滅とは何ですか?それはただ無の中に消え去った。物質と反物質が消滅する短い瞬間に激しい爆発が起こり、物質と反物質を合わせた質量のエネルギーがすべて放出されます。エネルギーの総量は、アインシュタインの質量エネルギー方程式 E=mc^2 に等しく、これはエネルギーが物質の質量に光速の二乗を掛けたものに等しいことを意味します。

つまり、1 グラムの物質が 1 グラムの反物質と衝突すると、2 グラムの物質のエネルギーがすべて放出されます。質量エネルギー方程式によれば、1.8^14J（ジュール）のエネルギーが放出され、これは5,000万キロワット時の電気のエネルギー、または43,000トンのTNT火薬の爆発に相当します。

もし人類が今火星に到達したいのであれば、宇宙船が消費する化学燃料は数千万トン必要となるが、反物質エネルギーの使用はグラム単位でしかカウントされないだろう。これはなんと大きな革命であり進歩なのでしょう。

人類が発見し、利用しようとしている最もクリーンかつ効率的なエネルギーは核融合です。この非常に強力なエネルギーを社会の生産と生活に活用することができれば、人類の文明は新たなレベルに飛躍するでしょう。しかし、このエネルギーの質量からエネルギーへの変換率はわずか0.7％であり、反物質と物質の消滅の変換率100％のほんの一部にも満たない。

したがって、物質と反物質の消滅は質量とエネルギーの完全な変換であり、変換後は世界に痕跡が残らず、つまり汚染はありません。このエネルギーが人類の生存と発展のために利用できれば、それは確かにエネルギー利用の上限となるでしょう。

では、この世界に反物質は存在するのでしょうか?

もちろんです。科学的研究により、世界のすべての物質を構成するすべての基本粒子には反粒子があることが証明されています。科学者たちは実験室で反物質を捕獲した。これらの反物質は現在のところ原子レベルと亜原子レベルにしかありませんが、反物質が存在することを証明するには十分です。

いわゆる反物質は、私たちの世界にある正物質の反対の物質です。この反対は外見上のものではなく、本質的にその内部構成にあります。たとえば、目に見えるすべての正物質は原子で構成されており、原子は原子核と電子で構成されています。原子核内の陽子は正に帯電しており、原子核の周りを動く電子は負に帯電しています。正電荷と負電荷が打ち消し合うと、物質は電気的に中性になります。反物質も原子で構成されていますが、その原子核は負に帯電し、電子は正に帯電しており、正物質とは正反対です。

私たちの世界では、反物質は実際にはどこにでも存在します。たとえば、人体とバナナはどちらも陽電子を放出します。バナナは1日に19個の陽電子を放出します。それは、人体とバナナの両方に、崩壊するときに陽電子を放出する天然のカリウム同位体であるカリウム40が微量含まれているからです。

医学でがんを検出するために使用される陽電子放出断層撮影（PET）は、反物質の原理を利用しています。この装置によって生成された陽電子は人体と接触すると消滅し、ガンマ線を生成します。これらのガンマ線を捕捉して分析することで、医師は検査対象者の身体の状態を把握することができます。

しかし、反物質がどこにでもあるからといって、それを入手するのが容易だというわけではありません。つまり、反物質を手に入れるのは空に登るよりもさらに難しいのです。現在、世界の航空宇宙産業は急速に発展し、月や火星への着陸が現実のものとなりつつありますが、科学技術界はあらゆる試みを試みても、反物質は1グラムどころか1ミリグラムも得られていません。

まず第一に、私たちの世界には反物質が少なすぎるため、反物質は亜原子の形でしか存在できません。これまでに発見された反物質粒子には、反水素原子、陽電子、負陽子、反アルファ粒子（反ヘリウム4）などがあります。最も重い反物質は反ヘリウム4で、1グラムの質量を構成するのに150兆5000億個の粒子が必要です。

さて、これらの反粒子は、ほとんどすべて膨大なエネルギーを消費して人工的に生成されており、生成された数は単位で計算されます。

第二に、正物質は私たちの世界のいたるところに存在するため、反物質を保存することは極めて困難です。反物質は誕生するとすぐに正物質と消滅し、1 ミリ秒も存在できません。

科学者たちは、収集した反物質粒子を保存し、生成するために知恵を絞ってきました。現在、捕獲された反物質粒子がこの世界にもう少し長く留まるためには、少なくとも 2 つの条件を作り出す必要があります。

2 つの条件は次のとおりです。まず、これらの粒子の温度を絶対零度に極めて近いマイナス 272.65 度 (0.5K) まで下げて、これらの反粒子が低エネルギー状態になり、たとえ「捕らえられた」としてもゆっくりと移動するようにする必要があります。もう 1 つは、これらの粒子の弱い磁性を利用して、磁気トラップまたは磁気ボトルとも呼ばれる磁場トラップを作成し、その中にこれらの反粒子を結合することです。彼らはいかなる物質とも接触することができないため、かろうじて生き延びることができます。

なぜか生き延びられると言っているのですか？この技術は非常に難しいため、これらの粒子を磁気トラップ内に長期間保存することは極めて困難です。科学者たちは何十年も懸命に研究を続けてきたが、反粒子の保存時間は初期の0.17秒から現在の1000秒にまで延びており、これ以上延長することはできない。この時間では、一部の研究ニーズを満たすことしかできません。 30 分まで延長できれば、ほとんどの研究ニーズを満たすことができます。

それでも、研究のために捕獲できるのはほんの数個の粒子だけであり、目に見える反物質を得るにはまだ遠い道のりです。関連情報によると、世界中の科学者が世界中の膨大な資源を動員し、莫大な資金を費やして数十年にわたって研究を重ねてきたが、得られた反物質の総量はわずか15ナノグラム、つまり15億分の1グラムに過ぎない。これらすべての反物質粒子の消滅によって生成されるエネルギーは、コップ一杯の水を沸騰させるのに十分ではありません。

人類が現在利用できる技術では、反物質粒子を生成する唯一の方法は、大型ハドロン衝突型加速器を使用することです。科学的な計算によれば、1マイクログラムの反物質を生成するには大型ハドロン衝突型加速器で1000年かかるという。反物質 1 グラムを生成するには、電力消費だけで 2.5*10^16 kWh の電力が必要です。電気代を1kWhあたり1元で計算すると、人件費や材料費などの莫大な運営費を除けば、反物質1グラムを生産するための電気代だけで250兆元にもなる。

コンセプトは何ですか？ 2022年の世界のGDPは約100兆米ドル、約730兆人民元に相当します。反物質1グラムを生産するのにかかる電気代は世界のGDPの34倍だ。つまり、世界中の人々が食べたり飲んだり、服を着たり家に住んだりしなくても、反物質 1 グラムを生成するために 34 年間毎日働かなければならないのです。

したがって、既存の理論と技術に画期的な進歩がない限り、反物質を利用するという人類のビジョンは単なる夢のままであり、実現することは決してないでしょう。したがって、現段階では、テロリストが反物質を入手し、このテロエネルギーを使って人々を殺害するという懸念はまったく無用であることがわかります。

反物質の利用は単なる非現実的な空想であるように思われます。科学者がこの研究テーマを追求し続けるのは時間とお金の無駄ではないでしょうか?

そうは思いません。なぜなら、私たちの世界にはまだ未知の領域がたくさんあり、反物質は未だに探究する必要がある未知の世界の一つだからです。この問題は宇宙の究極の謎に関係しているのかもしれません。それを明らかにすることは、人類文明の将来の方向性と継続に重要な役割を果たすでしょう。

さらに、現在反物質エネルギーを使用できないからといって、将来も使用できなくなるということではありません。私たちが積極的に探求し、研究を続ける限り、いつの日かそれを理解し、人類の文明のために利用できるようになるでしょう。

私たちの世界では、反物質の量は極めて少ないです。では、私たちの宇宙には大きな反物質、あるいは惑星レベルの反物質が存在するのでしょうか?この点は科学界ではまだかなり議論の的となっている。長年の探査と研究を経て、現在のコンセンサスでは、少なくとも私たちからかなり離れた宇宙には大量の反物質は存在せず、そうでなければ太陽系と地球が危険にさらされるだろうと考えられています。

1997年4月、アメリカの天文学者たちはガンマ線検出衛星を使って天の川銀河の上空3,500光年に反物質の泉を発見したと発表した。中国の科学者もこの研究に参加したが、最終的には確認されなかった。

ノーベル賞受賞者で中国系アメリカ人科学者のサミュエル・ティンはこれに非常に興味を持ち、熱心に追求し、残りの人生をこの研究に没頭しました。彼の協力により、米国は1998年6月にディスカバリー号スペースシャトルでアルファ磁気分光計を宇宙に打ち上げ、特に宇宙における反物質の探索に取り組みました。

しかし、宇宙に大量の反物質が存在することを証明する信頼できる証拠はなく、探査はまだ続いている。科学者の中には、たとえ宇宙に反物質の世界、あるいは反物質銀河が本当に存在するとしても、それは地球から少なくとも 3500 万光年離れていると考える者もいる。

将来、3500万光年離れたところに反物質の世界があることが確認できたとしても、それを利用することはまだ実現不可能な夢です。

これは、人類の宇宙技術がまだ非常に原始的な段階にあり、有人宇宙飛行がまだ地球の重力から脱出できていないためです。無人探査機が地球の重力から抜け出しても、太陽系の重力から抜け出すには数万年かかるだろう。太陽系の重力円の半径はわずか1光年です。将来、光速または亜光速の宇宙船が発明されたとしても、3500万光年離れた場所まで飛行するには3500万年以上かかるでしょう。

人類の文明が時空折り畳み技術を使ってワープ速度で移動したり、ワームホール横断を達成したりできる段階に到達した場合にのみ、このような長距離時空探査を実現することが可能になるだろう。しかし、それでも反物質領域に消滅せずにどうやって近づくか、そして大量の反物質をどうやって集めて保存し、利用するかというのは、克服するのが極めて難しい問題でもある。

もちろん、これらすべての懸念は、人類の文明がまだ低いレベルにあるという粗雑な認識から生じているのかもしれません。カルダシェフ文明の第二レベルを突破し、あるいは第三レベルに到達すれば、理論的には大きな進歩となるでしょう。おそらくその時は、反物質の使用はもはや問題ではなくなるでしょう。

カルダシェフ指数によれば、人類の文明は現在、レベル0.73に過ぎない。科学的な予測によれば、レベル 1 の文明に発展するにはさらに 200 年かかるとされています。レベル 2 の文明に発展するには少なくとも 5,000 年かかります。レベル 3 の文明に発展するのにどれくらいの時間がかかるのかは、まだ未知であり、広範囲にわたるプロセスです。したがって、人類が反物質を大規模に利用できる能力を獲得するには、少なくとも 5,000 年はかかると私は考えています。

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