宇宙を語るための物理学用語集

英数字

CERN

欧州原子核研究機構のこと。
「セルン」と読む。
Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaireの略。

LHC

大型ハドロン衝突型加速器のこと。
Large Hadron Colliderの略。

あ

アルゴン

希ガスの一種。原子番号18の元素。元素記号はAr。

アルミニウム

ホウ素族の一種。原子番号13の元素。元素記号はAl。

硫黄

酸素族の一種。原子番号16の元素。元素記号はS。

位置エネルギー

高いところからモノが落ちると危険である。
一方で床に置いた物体は落ちないので危険はない。

物体は高いところにあるだけで、エネルギーを持つことになる。
このようなエネルギーを位置エネルギーという。

物体をさらに高く持ち上げると、落下時の破壊力はさらに増す。
位置エネルギーは位置によって決まる量なのである。

宇宙空間は無重力なので、高い・低いの区別はない。
つまり無重力空間には、位置エネルギーがないのである。
逆に言えば、引力の作用する空間であれば、位置エネルギーが生まれることになる。

一般相対性理論

質量によって時空が歪み、その結果が引力であると考える理論である。
重力レンズ効果、重力場中での時間を遅れを予言した。
バルカンの問題も一般相対性理論によって解明された。

色温度

黒体から放射される光は温度によって変化する。
温度が低いと暗い赤色だが、高温になるにつれ青白へと変化する。
発光色をその色を放射する黒体の温度で表現した指標が色温度である。
色温度はケルビン(K)で表す。

ウィルソンの霧箱

気体中を放射線が通過すると気体分子のイオン化が起こる。
このとき、過冷却などで霧が発生しているとイオンを凝結核とする飛跡を観測することができる。
これを人工的に起こす装置がウィルソンの霧箱である。

運動方程式

力を加えると運動の状態が変化する。
物体には「力が加わると、質量に比例した加速度を生じる」という性質があるからだ。
この関係を数式としてまとめたものが運動方程式である。

エックス線

電磁波の一種。

エネルギー

仕事をする可能性がある状態を、エネルギーを持つという。
エネルギーの大きさは「もし仕事をしたらどれだけ仕事ができるか」で表現する。

物体がある状態で持っているエネルギーは、その状態を失うことによってなされる仕事に等しい。
つまり、仕事でエネルギーを使い果たすと、エネルギーはゼロになる。

「仕事」も「仕事をする可能性」も同じ[J]で表現する。
このため、仕事とエネルギーを混同する人がたまに見られるが両者は別物である。

エネルギーにも形態よりいろいろある。位置エネルギー、運動エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギーなどだ。
エネルギーがどのような形態であっても、仕事をする可能性を持っていることには変りがない。
ただし、エネルギーの種類によって、仕事を取り出しやすい・取り出しにくいが違うだけである。

塩素

ハロゲン元素の一種。原子番号17。元素記号はCl。

か

ガイガーカウンター

放射線の量を計測する装置。

角運動量

運動量は「運動の勢いの程度」であるが、「角運動量は回転運動の勢い」で」ある。
物体が運動量Pで回転運動しているとき、回転の中心からの距離rとPとの外積を角運動量という。

外積ということは、角運動量はベクトル量なのだ。
角運動量は一般にLで表現する。
並進運動での運動量に対応するのが、角運動量だ。

核力

中性子や陽子を相互に結びつけ、原子核としてまとめあげる力を核力という。
陽子間の電気的な反発力を乗り越えて陽子同士を結合させるのだから核力は非常に強力だ。

核融合反応

二つの原子核が融合して、別の原子核が生成する現象。
太陽は水素の核融合で輝いている。

可視光線

電磁波のうち、肉眼で見える光。

加速度

カミオカンデ

大統一理論によって予測された陽子崩壊を実証するための実験装置。

カリウム

アルカリ金属元素の一種。原子番号19。元素記号はK。

カルシウム

アルカリ土類金属元素の一種。原子番号20の元素。元素記号Ca。

干渉計

光や電波の波長や位相差を測定する機器。

慣性

物体がそのままの動きを続けようとする性質。
力を加えない限り、止まっている物体はそのまま動き続け、動いている物体はそのまま動き続ける性質のこと。
慣性に逆らって、運動を変えるには力を与えるしかない。

慣性の法則

ニュートンの三法則の第一法則。

ガンマ線

電磁波の一種。

霧箱

クーロン力

電化同士が引き合う、または退け合うち力。

クォーク

陽子、中性子、中間子などを構成する素粒子。

ケイ素

炭素族の元素。原子番号14。元素記号はSi。

ケプラーの法則

ヨハネス・ケプラーによって発見された惑星の運動に関する法則をケプラーの法則という。
ケプラーの法則は、以下の3つの法則から構成されるため、ケプラーの3法則という場合もある。
第1法則
惑星の軌道はすべて楕円であり、太陽はその焦点である。
これは、天体の軌道はすべて円錐曲線になることの一面を表している。

第2法則
面積速度一定の法則惑星と太陽を結ぶ直線が一定時間に作る面積は、惑星の居場所に無関係に一定である。
これは、角運動量保存の法則の一面を表している。

第3法則
惑星の公転周期の2乗は、軌道の半長径の3乗に比例する。
これは、万有引力の法則の一面を表している。

原子

物質を構成する単位。従来は最小の単位だと考えられていた。

原子核

原子は中央の原子核と、その周囲の電子から構成されている。
原子核は陽子と中性子から構成される。

原子核分裂

原子核が分割して二つの原子核に分かれる現象を原子核分裂という。

元素

物質を形作る基礎的な要素を元素という。
元素の実体は原子だ。

高エネルギー物理学

素粒子の構造や相互作用を研究する物理学の分野。
加速器で高エネルギーを持った素粒子を衝突させ反応させるため、高エネルギー物理学と呼ばれている。

光子

光は波と素粒子の二つ側面を持つ。
粒子としての性質に焦点を当てるとき、光を光子と呼ぶ。
フォトンという場合もある。

光速度不変の原理

観測者の運動状態によらず、光の速度は常に一定に見える現象。

黒体輻射

黒体は温度に応じた電磁波のスペクトルを放射する。

さ

サイクロトロン

磁場を用いて荷電粒子を加速させる装置。加速中の荷電粒子の軌道は円形である。

作用・反作用の法則

ニュートンの運動の法則の第三法則。
力は作用とそれに対する反作用が常にペアで存在する。

酸素

宇宙で三番目の質量を占める元素。原子番号8、元素記号はO。

電界

紫外線

電磁波の一種。

質量

磁場

周波数

電磁波の山と谷が1秒間に繰り返す回数。

重力加速度

ジュール

エネルギー、仕事、熱量の単位。 1ニュートンの力で1メートル動かす仕事が1ジュールである。=

縮退

磁力線

シンクロトロン

水素

元素番号1の元素。宇宙で最も多い。

スーパーカミオカンデ

スペクトル

赤外線

電磁波の一種。

絶対零度

マイナス273℃を絶対零度という。

原子は皆振動している。
振動の度合いが大きい状態を、マクロの視点で捉えたとき温度が高いと表現する。

温度を低下させると、原子の振動はそれに応じて小さくなる。

原子の振動が完全に停止する温度がマイナス273℃(絶対零度)である。
振動が完全にストップしているのでこれよりも温度を低下させようがないのだ。
絶対零度よりも低い温度は、存在しない。

相対性理論

素粒子

た

大統一理論

炭素

原子番号6 。元素記号は C。

チェレンコフ光

窒素

窒素族元素の一種。原子番号7。元素記号はN。

中間子

中性子

強い力

磁界

電子

電磁波

電場

電波

電磁波の一種。

電離

同位元素

特殊相対性理論

ドップラー効果

な

ナトリウム

アルカリ金属元素の一種。原子番号11。元素記号はNa。

ニュートリノ

ニュートリノは、ベータ崩壊時に放射される中性の素粒子である。
電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノの3種類、およびそれぞれの反粒子が存在する。
ニュートリノの質量は非常に小さい。

ニュートン

ネオン

希ガスの一種。原子番号10。元素記号はNe。

燃焼

燃焼の三要素

は

波長

ハドロン

場の量子論

反作用

万有引力定数

二つの質量間に作用する万有引力の大きさは、二つの質量の積に比例し、距離に反比例する。
このときの比例定数を万有引力定数といい、「G」で表す。

万有引力の法則

物質の三態

フッ素

ハロゲン族の一種。原子番号9。元素記号はF。ハロゲン元素の中で最も軽い。

プラズマ

ヘリウム

希ガスの一種。原子番号2。元素記号はHe。
宇宙で二番目に多い。アルファ線の実体はヘリウムの原子核である。

ベリリウム

金属元素の一種。原子番号4。元素記号はBe。

ホウ素

原子番号5。元素記号はB。

ホーキング放射

ま

マイクロ波

電磁波の一種。

マグネシウム

金属元素の一種。原子番号12。元素記号はMg。

ミュー粒子

ミューオンとも呼ばれる。
素粒子の一種であり電荷を持っている。

や

陽子

原子核を構成する核子

陽電子

通常の電子はマイナスの電荷を帯びている。
これに対し、プラスの電荷を帯びた電子を陽電子という。