物質を製造できるでしょうか？

重要なポイント

ラテン語のフレーズ「 creatio ex nihilo 」は「無からの創造」を意味し、主に神学、哲学、神話の領域であるのには理由があります。それは、熱力学の第一法則であり、実際にはエネルギー保存方程式です。この方程式の要点は、皆さんも覚えているでしょうが、エネルギーは生成することも破壊することもできないということです。

この法律は問題にどのような影響を及ぼしますか?アルバート・アインシュタインは、物質とエネルギーは交換可能であると理論づけました。物質は空間を占め、質量を持ち、あなたの周りの目に見える宇宙の大部分を構成しています。一方、エネルギーはさまざまな形をとり、本質的には宇宙で物事を引き起こす力です。しかし、物質とエネルギーはどちらも同じものの変化です。それぞれがもう一方に変換できます。アインシュタインと熱力学の第一法則によれば、宇宙には一定量のエネルギーと物質が存在します。

2 つの陽子が大型ハドロン衝突型加速器で衝突すると、それらはクォークと呼ばれる素粒子と、グルーオンと呼ばれる緩和粒子力に分裂することがあります。物質と反物質が互いに消滅する場合でも、光の量子単位である光子の形でエネルギーを生成します。

原子から分子を構築したとしても、物質を作成することはできません。原子も物質であり、その中の素粒子も同様です。小麦粉を使ってケーキを作るようなものです。あなたは食べ物を作るつもりはないでしょう。代わりに、1 つの食品を取り出して、そこからより複雑な食品を構築することになります。

熱力学の第一法則に従った方法で物質を製造するには、エネルギーを物質に変換する必要があります。この転換は約130億年前に宇宙規模で起こりました。ビッグバンは完全にエネルギーで構成されていました。物質は急速な冷却が起こって初めて誕生しました。

研究室では、物質の生成にはペア生成と呼ばれる反応が伴います。これは、光子を 1 つの物質と 1 つの反物質 (先ほど述べた物質と反物質の消滅の逆) の 1 対の粒子に変換するため、このように呼ばれます。ブルックヘブン国立研究所、欧州原子核研究機構（CERN）、フェルミ研究所はいずれも、重い原子核に光子を照射することでこの反応を発生させた。原子核はエネルギーを共有し、光子が電子と電子の反対の反物質である陽電子に崩壊することを可能にします。陽電子は電子と衝突すると必然的に光子に戻ります。

そうです、人間は物質を製造することができます。私たちは光を素粒子に変えることはできますが、最高の科学者でも無から何かを作り出すことはできません。

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