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● 『ちょっとサイエンス』 2004/1/6
No.163
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● 発行者 Fujiken 不定期発行
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毎回、科学に関するテーマをとりあげて、雑学的な知識を送ります。
なるほど！と納得し、知ることの喜びを感じていただけたら幸いです。
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■今日のテーマ 「光子の質量は０」
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私がNo.161の「ちょっとコメント」で
光、電波は電磁波で光子という素粒子がエネルギーを運ぶと考えられて
いると理解しています。光子は重さがないとされていますが、ニュートリノ
の例もありますからもしかして重さがあるかもしれませんね。
とコメントしたのですが、
「Ｙさん」より、こんなメールを頂きました。
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光子の質量ですが、これはニュートリノの質量問題とは
違い、理論的にゼロであることが分かっております。
粒子のエネルギー（Ｅ）、運動量（ｐ）と質量（ｍ）との関係
は、光速を ｃ とすると、相対論的な下式で表されます。
E*E = (pc)*(pc) + (m*c*c)*(m*c*c)
（二乗が上付き文字で書けないので長ったらしいですが。）
従って、光子の場合、m=0 で E=pcとなります。
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そこで、私が、
＞光子の質量ですが、これはニュートリノ質量問題とは違い
＞理論的にゼロであることがわかっております。
とのことことですが、
私は相対論も素粒子論も深く理解していないのですが、
ニュートリノの質量問題は０と考えられていたのが若干の質量があったと
理解しています。そのことから、宇宙物理学の構築に大きな影響があった
と聞いています。
同様に、これはないと思いますが、光子の質量が０であるのが理論なら、
もう新しい物理学は発展しないのでしょうか？
同様に、光子より速い速さで進む「タキオン」が発見されたら（私はそん
なことはないと思っていますが）相対性理論に変わる理論が出来るかも
知れませんよね。
科学は、「理論は実験または現象によって支持される（裏付けされる）」
という基本的立場をもっていますので、ぜひ、ニュートリノとの違いを
教えて下さい。お願いいたします。
と返事を書きました。Ｙさんは丁寧に返事を書いて下さいました。
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ニュートリノについては、理論的に質量がゼロとなっていた訳
でなく、質量があっても理論上、何も問題がありませんでした。
但し、素粒子理論としては、そうですが、そのノンゼロ質量の
結果、宇宙論的には、閉じた宇宙となる可能性が大きくなり
ます。
ですから、物理学者は、ニュートリノの質量の有無を検証すべく、
色々な実験を試みてきました。一つが、神岡のニュートリノ振動
の観測です。
物理学は数学と違い、全て実験で検証する必要があります。
その観点から、光子のエネルギーと運動量から、光子の質量
を観測限界まで計測するという必要はあります。
但し、電磁気学上、光子の質量は理論的にゼロ（absolute
zero）
となっております。また、光子の質量がゼロであることと、電場
の強さが距離の２乗に反比例して減衰することとは関連して
おります。
宜しくご査収お願い致します。
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そこで、私はニュートン（科学雑誌）のバッックナンバーを読み返事を
書きました。
「ニュートリノに質量があるとき起きるニュートリノ振動は
これまでの「ニュートリノには質量がないという」前提で素粒子物理学
の理論の（標準理論）の根底をゆるがす発見と評価されている」
上記がニュートン２００３年３月号に記載されています。
しかし、宇宙論的には「閉じた宇宙」・・現在膨張している宇宙が
収縮・膨張をくり返す・・可能性が大きくなったのですね。
光子の質量が０というのは、absolute zero（絶対的に０）であって、
その検証はむずかしく、逆に０でなかったら量子力学、相対性理論
素粒子論が成り立たなくなってしまう。
と理解すればよろしいでしょうか？
という私からのメールにご丁寧に返事を頂きました。
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ニュートンのコメント自体は、広義では正しいと思います。
つまり、標準理論というのが、弱い相互作用と電磁相互作用と
の統一理論である「ワインバーグ−サラム−グラショウ理論」で
なく、強い相互作用を含む、統一理論を指しているのであれば。
電弱統一理論としてのＷ−Ｓ−Ｇ理論では、物質を構成する
素粒子はヒッグス粒子により、質量を獲得するとされており、
その観点からは、ニュートリノに質量があった方が、理論的
には、より自然な形となります。
光子の質量がゼロでなければ、相対性理論と共に、電磁気学
も根底から見直すことになります。
元々、電磁気学は相対論化されてましたので、表裏一体です。
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Ｙ様には「ちょっとサイエンス」当初からいろいろな情報をメールで
送っていただき感謝しています。
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■ちょっとコメント■
なんども返事を下さったＹさんには感謝しています。
この「ちょっとサイエンス」の読者には専門的な知識を持っておられるかたが
多数おられるので、こんなふうにメールを下さると助かります。
これからもよろしくお願いいたします。
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■「読者からのメール」より■
No.161で取り上げたNOx,SOxと酸性雨の関していろいろなメールを頂きました
ので、今回をその紹介をしたいと思います。
●「Ｎさん」より
酸性雨、およびＳＯｘ排出低減の実体に関しまして、参考資料（電気事業連合
会ＨＰ）を送付させていただきます。
「ちょっとサイエンス」にも記載されていましたように、日本のSOx,NOx規制
は厳しく、排出量は大幅に削減されています。
グローバルな酸性雨問題に対しては、日本の技術を国際展開することも重要か
と思います。
特に、日本の酸性雨問題に対しましたは、中国への技術移管（中国の技術
導入）が、重要かと思います。
機会がありましたら、これらの日本の技術のすばらしさの紹介もお願いい
たします。
［電気事業連合会ＨＰ］
http://www.fepc.or.jp/kankyou/sanseiu.html
＜酸性雨と電気事業＞
発電電力量当たりのSOxやNOxの排出量は1970年代半ばから急速に低下
し、現在では、OECD先進6カ国と比較して、SOxが約20分の1、NOxが約7分の1
と低い値となっています。
世界各国火力発電所の発電電力量あたりのSOx、NOx排出量の棒グラフ
→ http://fujiken2.hp.infoseek.co.jp （発電量とNOx,SOxの排出量）
■重要■日本：OECD先進6カ国と比較して、SOxが約20分の1、NOxが約7分の1
●「Ｏさん」より
＜酸性雨の原因物質である硫黄酸化物の環境基準は二酸化硫黄については
＜１時間あたり、0.04ppm以下という厳しい基準が設けられています。
と書かれてますが、
大気汚染物質の測定は、自動測定器で１時間の連続測定を行い、
その平均値として、１個の測定値が出てきます。これを「１時間値」といいま
す。
0.04ppm以下という基準は、この１時間値を１日２４時間平均した値に対する
基準です。
また、「１時間値」に対する基準は0.1ppm以下となってます。
細かい話かとは思いますが、少し気になりましたので、
メールさせて頂きます。
→Fujikenより
「Ｎさん」の投稿から、日本の発電企業はNOx,SOxを諸外国に比べて大きく
削減されているのを知りました。そして、中国などへの技術移管（導入）が
大切だという指摘もうなずけます。
貴重な資料、ご意見ありがとうございました。
「Ｏさん」の投稿から、基準値の細かい説明を頂きました。
訂正し、お詫びいたします。
それにしても、NOx,SOxが注目されてから、各企業、各方面で非常に重用視
し、削減に取り組んできていることが伺われました。
これからも、いろいろな情報やご意見などメールでお寄せ下さい。
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マガジン名 「さよなら命−くつのひもが結べない−」
（まぐまぐプレミアムから配信）
マガジンID P0001166
内容 著者の高校時代を中心とした自伝的小説です。受験に悩み、いろいろ
な恋をし、そして最後は・・・。爽やかさもあり、考えさせられる所
もある一つの青春小説です。
（補足）１７章から２０章まで書き直し、なぜＭが死んでしまうのか、
その理由がより明確に表現されました。
発行周期 毎週金曜日（12月5日から第１章配信）
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しなければなりません。
発行元ｅ-mail fujiken@mvb.biglobe.ne.jp
■ちょっとあらすじ■
１，序章
高校三年生になる主人公健一の目覚めの様子から始まります。
健一は、高校受験で中学校からずっと夜遅くまで勉強を続けてきたため、
腎炎になってしまいました。
一度良くなったのですが、最近、朝ご飯も食べなくなったので、
母久子は心配します。
実は、またタンパクが降りていたのでした。
２，ファイヤーストーム
高校１年の秋の文化祭で行われたファイヤーストームで、
健一は同じクラスの恵子と手をつないでフォークダンスを踊りました。
そして、暗くなりかけた炎の前でフォークソングを一緒に歌います。
文化祭が終わり恵子を送って帰るとき、健一は映画に恵子を誘ったのです。
３，赤ちゃん戦争
健一と恵子が観た「赤ちゃん戦争」という映画は、ちょうど二人と同じくらい
の年の男女が恋をし、未知の性を経験し、少女の体に新しい生命が芽生え、
二人はまわりの反対を押しきり、赤ちゃんを産もうとするという内容でした。
それを観て泣く恵子を健一は純粋だと思うのでした。
そして、その後喫茶店で話をすると、二人とも相手を意識していた事がわかり、
二人のつきあいは始まったのです。
４，燃える秋
高校に入り、すぐに腎炎だとわかった健一は、好きなバスケット部を
やめることにしました。
そして最後の練習を終えると恵子が待っていました。
二人はもう真っ暗になった中を歩いていると、健一の腰に激痛が走り、
すぐそばの公園のベンチに座ります。
ベンチをさす明かりは薄暗い街灯とビルの明かりだけでした。
そこで二人は、初めてのキスをかわしたのです。
５，腎炎と成績と
健一は腎炎を治そうと夜遅くまで勉強していたのをやめて、早く寝るように
しました。すると、３学期の成績は非常に悪かったのです。
健一は成績のことで初めて悩みました。
勉強すれば腎炎が悪くなる。
腎炎を治そうと夜早く寝ると成績が落ちる。
このジレンマに健一は本当に悩んでしまうのでした。
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●詩集『二人だけの同窓会』
毎週、藤ケンが作った詩を送ります。テーマは恋、家族、想い出・・・など
色々あります。投稿作品も募集しています。あなたも詩を作って見ませんか？
こちらは無料です。
登録はこちら→http://www.mag2.com/m/0000100169.htm
または→http://www.geocities.co.jp/Bookend-Kenji/5805/index.htm
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