NEWS

HAKU 北村 コラム 23「極小の話」

普段は靴職人、北村です。

なんか「素粒子(そりゅうし)」って言葉聞くじゃないですか? あれ何なんですかね?

字面から察するに「めちゃめちゃ小さい粒」ってイメージは持ってるんですけど、それ以上のことは知らないんで調べてみました。

さあ皆さんも一緒にミクロの世界へGO!

小さい粒って言ったらまずはこれでしょう!

「分子」

中学生のとき習いましたよね!

分子とは、

“その物質の性質をもつ最小の粒子”

のことです。

分子をよーく観てみると、さらに小さい粒が組み合わさっています。この一つ一つが、

「原子」

です。あらゆる物質はこの原子という粒で構成されています。

「水」という物質を例にとると、最小単位は水分子(H2O)で、その水分子は水素原子(H)2つと酸素原子(O)1つでできているということになります。

ちなみに水分子に酸素原子を1つ加えると、過酸化水素(H2O2)という別の物質になります。オキシドール(過酸化水素水)に二酸化マンガンを入れて水と酸素に分解する実験しましたよね! このあたりは皆さんけっこう記憶にあるんじゃないでしょうか?

で、原子はさらに「原子核と電子」に分けられます。原子核が中心にあり、その周りを電子が動いている構造です。

ではここで「原子、原子核、電子」の大きさ(直径)がどれくらいなのか調べましょう。

まずは原子の大きさ。これは元素の種類によって違うんですけど、1番小さな水素原子だと「1億分の1cm」程度だそうです。
小さすぎてピンとこないですよねー? 他のものに例えてみます。

卓球で使うピンポン球、あれの直径が4cmなんですって。
一方、水素原子は1億分の1cm。仮にピンポン球を地球のサイズまで大きくすると、水素原子はピンポン球と同じくらいの大きさになるそうです!

ピンポン球:原子=地球:ピンポン球

でもこれで驚いてはいけません!
原子核はさらに小さくて「原子の1万分の1」の大きさです。ドーム球場を原子だとすると、原子核は中央に置かれた1円玉くらいだそうです!

ドーム球場:1円玉=原子:原子核

でもでもまだ驚いてはいけません!
原子核の周りを動いている電子に至っては「原子の1億分の1より小さいらしい」のですが、詳しくは「わからない」そうです!

結論:電子は群を抜いて小さい!!!

さて原子核ですが、さらに「陽子と中性子」に分けることができます。
陽子と中性子はさらに小さな「クォーク」という粒子に分けられます。

このクォークと先に述べた電子。
そうです! これらが【素粒子】と呼ばれるものなのです!

素粒子とは、

“物質を構成する最小の単位”

つまり物質の最小単位は原子ではなく素粒子ってことなんですねー!

最初に発見された素粒子は「電子」で、1890年代のこと。今までに見つかった素粒子は以下の17種類となっております。

アップクォーク
チャームクォーク
トップクォーク
ダウンクォーク
ストレンジクォーク
ボトムクォーク
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
電子
ミュー粒子
タウ粒子
光子(フォトン)
Wボソン
Zボソン
グルーオン
ヒッグス粒子

ニュートリノってのもなんだか聞いたことある名前ですねー!

しかしこれで終わりというわけでもなく、18種類目の素粒子「重力子(グラビトン)」が存在するという仮説もあるそうです。

また、今は素粒子として考えられているものが、今後さらに分解される可能性だってありますよね。宇宙がどこまで続いているのかを考えるのと同じように、極小の世界も果てしないなあと思います。ロマンがすごいねっ!

余談ですが、宇宙の成分構成は

・ふつうの物質:5%
・暗黒物質:27%
・暗黒エネルギー:68%

となっており、95%はまだ謎に包まれているそうです。

※「ふつうの物質」の大部分は原子核と電子からできており、ガス4.6%、恒星0.3%、ニュートリノ0.1%、ブラックホール0.008%、惑星0.0001%の形で存在しているそうです。

参照:『小学館の図鑑NEO[新版]宇宙』

ロマンがすんごいよねええええ!!!!

以上、ロマン北村がお送りしました。

今後ともどうぞよろしくお願いいたします。