科学の散歩道
現代物理学入門

素粒子物理学編
素粒子の対消滅

電子や陽電子のような素粒子は、大きさのない点として空間に存在するものだと考えられている。 実際、電子や陽電子には内部構造がなく、それゆえに大きさのない点だとされている。 もし、粒子に大きさがあるとすれば、それは内部構造があるためであって、例えば、陽子やパイ中間子などはクォークによる構造があるために大きさがあるみなされる。

陽子やパイ中間子のように大きさのある粒子同士が衝突する様子は、私たちの頭の中でも容易に想像できるだろう。 一方、大きさのない粒子同士の衝突は少しイメージがつかみにくいかもしれない。 理論的に厳密な議論をしようとすると、量子力学に基づく場の理論が必要となるが、素粒子の世界には点と点が衝突し、さらに合体することがある。

例えば電子と陽電子のように、粒子と反粒子が衝突する場合、電子2個分の質量が消えると同時にガンマ線が発生する。 ガンマ線とは電磁波のひとつであるから、この現象は質量のエネルギーが電磁場におけるエネルギーに化けたことを意味する。 このような現象を粒子と反粒子の対消滅といい、ミクロの世界では頻繁に見られる。


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