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2012年02月06日

質量ゼロ電子? 新しいディラック電子をタングステン表面上に発見

41
コメント
引用元:共同通信


 特殊な絶縁体の表面などに存在することが知られている質量ゼロの電子の一種として、新しい性質を持つ電子を発見したと、広島大チームが1日、発表した。将来の超高速コンピューターの開発などが期待できるといい、近く米物理学会誌に掲載される。


タングステン表面電子におけるディラック電子の直接観測


 チームは、電気抵抗が大きく、電球のフィラメントなどに使われる金属タングステンに着目。表面を動く電子の速度やエネルギーなどの性質を詳しく調べ、質量を持たない電子を発見した。質量があり金属の内部を自由に動く電子と比べ、質量を持たない電子は高速で移動できるため、計算速度の早いコンピューターなどにつながる可能性がある。
4 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 09:55:28.13 ID:L+m0dfUO
これはまたノーベル賞とれそうな大発見だな。



7 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:05:48.30 ID:pqNCkBTA
質量0ってジュースのカロリーゼロ的な0なんだろ?




8 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:06:52.48 ID:yAXCxcU6
質量がないのに存在するとはどういうこと?
光も質量はない?

37 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:30:34.70 ID:C/adBT6+
>>8
エネルギーに質量はないよ。
ただ、エネルギーを質量に変換することはできるけど。
粒子を加速して高エネルギーを与えて粒子同士をぶつけて高エネルギーから
新たな物質(粒子)を作るのはよく行われてるよね。



10 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:12:26.44 ID:dpcFHIPu
これ電気的にどうなるの?
電流とか電圧とかコンデンサに溜まる様子とか、特徴がでるのだろうか。



11 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:12:37.26 ID:pCXntC46
伝わる速度が光速と同じだったから、質量も0とみなせるってこと?



14 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:25:09.12 ID:vuUvTgE6
東北大など、質量ゼロのディラック電子に質量を持たせる事に成功
jst-20110815-3
超高分解能光電子分光装置の写真

17 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:32:51.16 ID:dpcFHIPu
>>14
これにも驚いた、大ニュースじゃねこれ。
45 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:09:05.04 ID:cdpPFF7O
>>17
これは逆で、ヒッグス機構の典型例が超伝導体。
超伝導体中の理論(ゲージ対称性の自発的破れ)を素粒子物理に応用して、電弱統一理論ができた。
素粒子物理の教科書では、ヒッグス機構の説明の際、まずその典型例の超伝導が引き合いに出される。



15 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:31:35.40 ID:f8mz76pf
「質量ゼロのように振る舞う電子の性質」 であるだけかもしれない。
それなら新発見でもなんでもなくて、今普通に我々が電気製品で使っているのだが。



18 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:41:27.03 ID:3ISnxxDO
有効質量って何で書かないんだろう。



20 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:47:44.66 ID:bqe1gqdm
質量0ってありえるの?
質量0なのに電荷があるの? そもそも電子なの?



23 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:54:39.05 ID:uCSY6xZr
光速の300分の1か・・・
そんなに速くない気がするんだけど。



26 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 10:57:27.28 ID:tOqBVe7l
物質ってのは、人間が持つ概念とまったく違ったものなんだろうな。
0とか虚数解とか当たり前の世界だし。



29 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:07:50.73 ID:Ml7A4+iS
これはどっちかってと、記事かいてる人が判ってない感じなんじゃないか?



30 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:09:28.06 ID:31aj7T3m
この「電子」って言うのは孤立状態のいわゆる電子じゃなくて
電子が過剰な状態のこと。電子が過剰な位置の動きが質量ゼロのように振る舞う。
グラフェンとか作んなくてもよくなったってことなんだろう。多分



32 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:12:47.75 ID:+lDlRUB6
ええええええ、既存の標準モデルがむちゃくちゃになるぞw



33 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:21:54.26 ID:Vhw8NIbk
物質構造の中で電子が足りてない孔に隣の電子が嵌まって、新たにそっちが孔になる現象を、
「正の電荷を持った粒子が移動している」みたいに見做し表現するけど、例えばそういう感じの
見做し表現なんじゃないの?



34 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:28:04.25 ID:fAt9EcS9
質量=エネルギーとしたアインシュタインの立場はどうなる?



35 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:28:36.41 ID:f9WMK2wG
E=mC~2からいえばm=0ならエネルギーEも0ということ? エネルギー0の物質が移動する??
そもそもエネルギー持たないモノが何かに干渉できるの?



38 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:30:57.08 ID:TDIdlMX1
物質の中には質量がゼロでない電子で、物質の表面に質量がゼロの電子?
わけわからん。



39 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:33:14.35 ID:r5QXkmYR
どうなんだろ、タングステンて普通の値段くらいか。



41 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 11:59:36.85 ID:cdpPFF7O
すごいと言えばすごいけど、これは、電子の波動関数が、相互作用の結果
「有効質量0のディラック方程式に(近似的に)従う」というだけのこと。
別に実際の電子が光速で移動できる訳ではないんだよ。

エネルギー E と運動量 p の関係は、通常は
E=p^2/2m + (ポテンシャル) (A^2≡AxAとする)と2次関数で書けるけど、
今回の物質の表面では
E= vp + (ポテンシャル) (vは速度の次元を持つ係数)と1次関数で書ける。

これは質量0の相対論的粒子、例えば光などの
E= cp    (cは光速)
と「同じ関数形」と主張しているだけのこと。

44 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:06:56.37 ID:q/Earqew
>>41
じゃ、実際に質量ゼロの電子があるわけでも、光速で電子が移動しているわけでもないんだな。
それじゃ、超高速コンピュータなんかには使えないのじゃないか?
47 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:17:58.86 ID:cdpPFF7O
>>44
光速で電子が移動しているわけではないので、この辺りのキャッチフレーズは不誠実だと思う。
ただ、デバイスへの応用として優れているのは確か。

ただしその理由は光速で移動からというのではなく、安定な情報が伝達可能だから。
(テープをのばして1回ねじると「ねじれ」ができる。その「ねじれ」は移動するけど消滅しない。
それと類似の原理で安定な情報が伝達できる。)



42 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:00:44.88 ID:n3BqElzJ
質量ゼロだと力を加えても運動は変化しないので、むしろ質量を与えなければ制御できないな。
今回のは発見(観測?)だけなのかな。



46 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:09:49.07 ID:uyFULMw2
まさかタングステンが発熱してるときだけ、質量ゼロってことはないだろうな?
溶鉱炉みたいな超高速コンピューターを想像してしまうんだが。



49 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:24:56.44 ID:31aj7T3m
「電子」という粒子が光速で動かなくても
情報を伝える「電子のようなもの」が光速で伝わるなら
応用上何の問題もない。



52 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:30:48.88 ID:cdpPFF7O
>>49
「電子のようなもの」の情報は残念ながら光速では伝わらない。
(そもそも光速にこだわるなら、もっと身近な「光」を使えばいい!)
情報の安定な制御こそが鍵。
58 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:45:05.43 ID:31aj7T3m
>>52
あれ? ディラック電子の速度って光速じゃなかったっけ?
固体物理なんて久しくやってないもんで…
65 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 13:43:33.33 ID:cdpPFF7O
>>58
ディラック電子だって質量があれば光速にはならない。
(しかもそれは固体物理ではなく、相対論的量子力学の範疇だ。)

今回の場合は、関数形の類似(エネルギー E と運動量 p の1次関数的対応)
だけで、その前の係数にあたる v≡E/p は光速にはなっていない。
80 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 16:23:27.80 ID:31aj7T3m
>>65
> 質量があれば光速にはならない
は、おかしいけど(質量項がゼロになるのだから)言ってることはわかった。



53 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:31:38.76 ID:nvDj1MhA
タングステンでありなら鉛ではどうだろう。
イリジウムではどうだろう、銅ではどうだろう、鉄ではどうだろう。



57 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:39:04.67 ID:8e3EPiIa
情報の伝達だったらエネルギー要らなくないですか?
ただ単に符号を伝達するだけの役割なら?抵抗0なら36*10~4Km/secフルスピードやね。
これって超伝導の類似技術ですか?教えて偉い人。



59 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:47:13.07 ID:vXNAfNU4
東大や京大の天才の中で、素粒子物理学がはやった世代が助教になると、
やっぱりスゴイ発見が次々と出るなあ。

67 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 14:01:02.18 ID:cdpPFF7O
>>59
今回の研究はここ30年くらいの素粒子物理とはあまり関係が無い。
むしろ相対論的量子力学の基本的な概念や数理物理との関係が深い。
ディラック方程式は1920年代の研究で、その頃は素粒子論という分野自身が明確にはなかった。
日本での素粒子論の全盛期は1970年代までで、小林・益川理論が傑出した最後の業績。
1980年代以降、素粒子論は超弦理論によって良くも悪しくも「現実的な物理」とは大きく遊離してしまった。
一方、素粒子実験の方では、ニュートリノ関連などに傑出した研究が多数出ているのはご存じの通り。
73 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 14:53:11.69 ID:29kCBj2m
>>59
残念だったな。
木村昭夫 1990年 大阪大学 基礎工学部 物性物理工学科卒
宮本幸治 明確でないが院は広島、生え抜きっぽい

本質的に頭悪いがゆえの学歴厨
こだわったり人の研究をコケにして安心する地点が反証が出続けているそこしかない



61 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 12:59:19.14 ID:kKoSKKdA
いずれこの電子を推力に利用した宇宙船で、超光速航行が可能になるの?

62 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 13:35:16.78 ID:gA3zpbOU
>>61
常温超伝導で星間物質リニアドライブ



64 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 13:41:39.09 ID:nvDj1MhA
なぜタングステンなんだろうか。

タングステン



71 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 14:28:03.62 ID:eovNtmZi
新種のバクテリア発見みたいな発見の仕方だな。



75 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 15:44:45.78 ID:A5uYvM+r
ニュートリノにすら質量あるのに、質量ない電子なんて有るのか?



76 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 15:51:06.22 ID:jMLL1BMG
重い電子とかは聞いたことあるが。



77 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 15:58:25.73 ID:4NIHrATQ
トランジスタ内で電子を動かすのを苦労して、高速化してるわけだが、
とんでもなく高速のトランジスタ素子ができるの?



81 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 16:39:16.37 ID:o7mfBboY
仮想粒子なら、上手くやれば負の質量も可能だろ?



91 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 20:00:24.99 ID:Ui2ppnDw
ヒッグス機構の簡単な説明をヨロシク

100 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 20:42:09.80 ID:cdpPFF7O
>>91
ヒッグス機構は、ゲージ対称性が自発的に破れて、ゲージ場が質量を獲得する現象。
簡単に説明するのは難しいけど、要は力を伝える光などが有効質量を有してしまうこと。
方程式で書くと □A=0 が (□+m^2)A=0 になる。

(A_μ は 光の場、m は質量、ここでは c=1という自然単位系でランダウ・ゲージを取る)
この方程式の変化に応じて、光の場 A が超伝導中では exp(-mx) のように
指数関数的に減少し、磁場が超伝導体から排除される(マイスナー効果)とか
色々と不思議な現象が起こる。



94 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 20:09:54.83 ID:Ui2ppnDw
質量とはある種の摩擦あるいは抵抗?
抵抗が0になればスピードもMAXになるのも当然な気がするね。



95 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 20:19:21.05 ID:Ui2ppnDw
あと、超伝導ってヒッグス機構がオフになった状態?


97 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 20:23:23.33 ID:cdpPFF7O
>>95
超伝導はヒッグス機構がオンになった状態。
この場合、位相に関するゲージ対称性が自発的に破れて光が有効質量を持つ。



68 :名無しのひみつ:2012/02/05(日) 14:20:32.02 ID:RES+XMur
広大は駅弁ではない。

コメント一覧

1. 名無し隊員さん  2012年02月06日 20:57
    / ̄ ̄ヽ  ┏┓
   / (●) ..(● ┏┛
   |   'ー=‐' i  ・
    >     く
 _/ ,/⌒)、,ヽ_
   ヽ、_/~ヽ、__)

電子にそんなに種類があんの?
2. あ  2012年02月06日 21:07
山に行けばタングステン有るからな広島辺りは
今はほとんど採れてないんだろうけど鉱山
暗いところで光ってたなそういや。アレはなんなんだろ?
3. 名無し隊員さん  2012年02月06日 21:18
これはトポロジカル絶縁体と何が違うんだ?強相関版ってことなのか?
4. あ  2012年02月06日 21:40
確かダイアモンドの次に硬いんだっけ?
って程度の知識の俺からすれば…

タングステンも頑張ってるんだなー。
5. 名無し隊員さん  2012年02月06日 21:41
…ええと???
6. あ  2012年02月06日 21:54
電子「トランザム!!」
7. ku  2012年02月06日 22:04
~の海にの(ry。
8. 名無し隊員さん  2012年02月06日 22:09
大学一年だがまだボーアモデルを引きづってる
9.    2012年02月06日 22:11
…質量が無いと見做せるから導電体の中を通過する際に他の電子や原子の影響を及ぼさない為に高速かつ変異変質無く安定した情報伝達が可能
で、今以上に高速な電算機の開発が可能になる

この認識でいいのかしらん。
10. 名無し隊員さん  2012年02月06日 22:14
色んな見解でホッケになりかけてる
11.   2012年02月06日 22:25
このコメントは削除されました。
12. 名無し隊員さん  2012年02月06日 22:33
旧帝の発表だったら信用できるが、Fラン国立に言われてもなww
13. 名無し隊員さん  2012年02月06日 23:18
ねらーが文系ばかりだというのは分かった
14. 名無し隊員さん  2012年02月07日 00:17
マジで※1と同じ感想になった
生物屋には難しすぎて気づいたらホッケメリーゴーランド
15. 中身◆OZ3bFThwrE  2012年02月07日 00:23
喰らえ新技 シープサイクロン!
http://www.youtube.com/watch?v=pysET6UvN60
16.   2012年02月07日 00:31
おらにはわがんねw
17. ...  2012年02月07日 00:31
応用のためには
やっぱバンドギャップがいるよねぇ
18. 名無し隊員さん  2012年02月07日 01:41
真空管コンピュータが最新式になると聞いて飛んできました
19.    2012年02月07日 02:56
しーぷさいくろん・・・「羊渦風」・・・風
風といえば風来のシレン
シレンといえばモンスターハウスでそりゃあもう大変
20. 名無し隊員さん  2012年02月07日 03:00
今回の話もなかなか難しい。
しかし本スレ※41の説明が一番的を射ている気がする。
結局、固体中の電子は波動性と粒子性を併せ持っているけれど
なぜかタングステン表面で波動性が著しく増大しているということなのかな?
21. 名無し隊員さん  2012年02月07日 04:34
つまりどういうことだってばよ
22. 名無し隊員さん  2012年02月07日 08:56
東北大と阪大・JST、質量ゼロのディラック電子に自在に重さを与える事に成功

って元の記事には書かれてるんだけど。なんかこの電子の発見が重要じゃなく
て、従来とは全く異なる方法で重さを与えることに実験的に成功したことが重要
ってニュアンスみたいだぞ。
23. 名無し隊員さん  2012年02月07日 09:17
中身さんの新技…強力だ…
24. 名無し隊員さん  2012年02月07日 10:45
いつもどおりのスレタイ詐欺ってとこまで読んだ
25. 名無し隊員さん  2012年02月07日 13:38
広大がFランだなんてとんでもない。
この分野では日本一……かどうかはわからんけど、
日本で1、2を争ってることは間違いないぞ。
26. 名無し隊員さん  2012年02月07日 15:04
広島大はマツダとのエンジンの共同開発は注目してたけど、物理屋さんも凄かったのね。
27. 名無し隊員さん  2012年02月07日 16:30
どういうこと?有効質量がないってことだよね?
何か性質の違う電子?ってかスピンがどーたらこーたらしかうかばないけど・・・
とりあえずタングステン及びそれの周期に属する金属の価値が上がるかもしれないってニュース?
28. 名無し隊員さん  2012年02月07日 19:39
ほっけ
29. 名無し隊員さん  2012年02月07日 22:12
cdpPFF7Oの説得力が異常
30. 名無し隊員さん  2012年02月08日 00:04
この辺の先端分野は一口に「質量」と言っても
古典的な意味とは違う定義がされてたりして
どういうふうに読み解けばいいのか全然わからない
31. 名無し隊員さん  2012年02月08日 10:56
ほっけ。

※13
よし。解説頼んだ。

「○○系だな」と書くヤツほど、大概は人に説明できない。
書き捨てする"だけ"のヤツけどね。あとは追加で煽るヤツ。
32. 名無し隊員さん  2012年02月08日 12:56
※31
>「○○系だな」と書くヤツほど
お前もだな
33. 名無し隊員さん  2012年02月09日 09:55
>>32
あ~ぁ…>>31の折角の警告が…。
34. 名無し隊員さん  2012年02月09日 12:31
警告というより、ただの気持ち悪い予防線にしか見えない
35. 名無し隊員さん  2012年02月09日 20:16
つまり※13と※31と※32が説明できないんだな



・・・俺もか(´・ω・`)
36. 名無し隊員さん  2012年02月10日 01:49
見かけ上の電荷の話なんじゃねえの?
タングステンの表面と外界で電気量が違うから、表面に質量0の電子が存在するのと同義だってことじゃないのか
適当解釈
37. 名無し隊員さん  2012年02月10日 12:32
有効質量0の表面状態バンドなら、既にBi2Se3とかで
発見されている。(初出はプリンストンだったっけ?)

この研究の新奇な点は、バルクの d軌道(磁性とかに関わ
ることの多い軌道)のバンドギャップ中にもギャップレスな
表面状態が出たという点。(これまでの観測例はs, p軌道)

応用に使うなら、まずは何とかして金属的にしたい所。
単純に電子を1個減らしてタンタルじゃ駄目かな。
(当然、見込みがあるならもう実験は始めてるだろうけど)
38. 名無し隊員さん  2012年02月11日 01:22
これ誰のラボなんだよwww
せっかくだからチームリーダーか、筆頭著者でも記事にいれてやれよ・・・
んなもんだから事情知らないゆとりにFランとか書かれるんだよ。
旧帝だろうが地方国立だろうがどんな研究するかはラボリーダー次第だよ。
39. 名無し隊員さん  2012年02月11日 01:30
連投すまん、他の記事にはちゃんとどこの業績か書いてあった
広島大学放射光科学研究センターの宮本幸治助教と大学院理学研究科の木村昭夫 准教授
だって。
この広大物理の谷口研って、素晴らしい業績だしてるわ。
Fランとか言ってるやつ論文リスト見てこいよ。

しかし、これ広大の小型放射光で実験した結果だろうか?
当初は電力供給とか大変そうだったけど、こんな成果だすようになったんだな。
40. 名無し隊員さん  2012年02月13日 16:33
我らが母校頑張ってんな
41. 名無し隊員さん  2012年02月15日 02:47
電子の定義がよくわからなくなった。結局誰の説が正しいんだよ。

>特殊な絶縁体の表面などに存在することが知られている
ってことだから、この分野では「質量ゼロの電子」は周知の存在なんだろうけど。

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