Oct 21, 2014

電子と陽子の衝突から中性子の発生

2011年の2chの常温核融合スレでE-Catの真贋論争があったとき、
電子と陽子の衝突から中性子への反応について、
良い説明があるサイトの紹介があったので、
取り出しておく。

電子がエネルギー>780keVで陽子に衝突すれば電子捕獲が起こります。(この背景色き2chから転記した意見)
で、根拠とされたサイト

NEWTON の 科学者に質問コーナー
http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00843.htm
から、転記

<<<<< ここから

Electron - Proton Interaction
Name: Sungho J.
Status: other
Age: 30s
Location: N/A
Country: N/A
Date: 8/3/2004

Question:

Hi. If an electron with enough energy collides with a proton, then what happens? They just form a hydrogen atom? Or they form a neutron? If both are possible, then which factor controls the process? I am asking because I heard that a neutron can decay to a proton and an electron and the reverse is possible.

(意訳)
十分なエネルギーを持つ電子が陽子と衝突すると、なにが起きますか、水素原子の形成ですか、それとも中性子の形成ですか。


Replies:

To form a hydrogen atom, it is required that the electron and proton have almost no energy, almost no velocity relative to each other. A hydrogen atom ionizes at less than 20 electron-volts of energy, so reverse ionization requires energy less than about 20 electron-volts (eV) AND freedom and luck to radiate a photon of the right energy to render the electron "captured". It happens all the time in every electrified gas lamp (fluorescents, neons, mercury-arc, etc), and in the surface layers of the sun.

(意訳)
低い運動エネルギー(20 eV 以下)では、水素原子となります。

When a neutron decays into a proton, electron, and neutrino, it also releases energy, 780,000 eV, as the sum of the kinetic energy of the 3 particles. It is unreasonably difficult to get 3 separate particles to collide simultaneously, so the exact reverse of this never happens to a significant extent. It is particularly difficult to get the ghost-like neutrino to react on command with an electron and proton . Neutrinos are the particles that sail all the way through the earth, almost never bumping anything.

(意訳)
中性子は、陽子、電子、ニュートリノに崩壊し、エネルギー 780,000 eVも放出します。が、この逆反応は起きないのです。理由は、3個の粒子が同時に衝突することは、まず不可能であること、だから人為的に3個の粒子を同時に衝突させることはさらに不可能です。さらに、ニュートリノは、陽子とも電子ともまったくといっていいほど反応をしないという特性を持つのでニュートリノを人為的に集めることができないのです。

However, it is not so difficult for a balanced neutrino / anti-neutrino pair to be accidentally made out of pure excess energy, from the collision between an electron and a proton. Then you have the situation of the electron and proton and neutrino in the same place, merging to form a neutron, and an anti-neutrino flying away free carrying any excess energy (beyond the 780 keV that was needed to make up the neutron). I think this is one of the processes which together make sun-sized masses of neutrons when a neutron star is formed in a supernova explosion. Actually, in that situation the electron and proton are steadily squeezed together by pressure of others around them. Increasing pressure and temperature can smoothly change the energy of repeated collisions until the best energy is found, and the conversion becomes quite rapid and energy-efficient.

(意訳)
しかし、電子と陽子の衝突(訳注 当然 780,000 eV以上のエネルギーを持って)が起きてそこで余ったエネルギーが、ニュートリノと反ニュートリノのペアを生み出すことはさほど難しいことではないのです、そして電子と陽子とニュートリノとエネルギーで中性子が生まれ、あまったエネルギーは、反ニュートリノが持ち去ります。これが、太陽のような恒星のいくつかが中性子星になる現象でおきていることと思われます。

If the excess energy of collision is over 1,000 keV, other random particles might be made from the energy too. It only takes 1,020 keV to make an electron-positron pair, for example. I'm not sure what it takes to start emitting excess energy as gamma-ray photons.

もし、衝突のエネルギーが、1,000 keV を超えると、色々な粒子が生まれてきます。例えば、1,020 keVで、電子と陽電子の対が生まれます。超過エネルギーがガンマ線の光子として放射し始めるのがどの程度なのか不確かなのです。

That might happen too.

多分、それはおきると思われます。


Jim Swenson

>>>>> ここまで

また、その補足とされたサイトはこれ

A Primer for Electro-Weak Induced Low Energy Nuclear Reactions
(電弱相互作用による低エネルギー核反応の誘発についての入門)
http://arxiv.org/pdf/0810.0159v1.pdf

これは、"Widom-Larsen理論"である。


「時間 - エネルギーの不確定性原理から、
ごく短時間ならエネルギーを調達できます。 
その間にエネルギーを放出する反応を起こせば、
収支を合わせることはできます。」
は、実証されている物理理論。

つまり、確率は低い(私は未計算)が、不確定性原理から電子と陽子から中性子はできうる。

「電子捕獲はベータ崩壊のモードのひとつ」であることも、物理学の常識の一つ。

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この2ch の過去ログを見ていて思うが、
客観的事実であるはずの物理学を間違って理解している人が多い。
(上辺の法則だけを丸暗記して、導出原理を理解していないようだ)

E-Catを詐欺として決めつけている人には、こういう人がとくに多い。

慎重な人であれば、まず情報を集めじっくりと考えるだろう、、、。

また、科学理論の限界、どこまでが事実として明らかで、どこからが推測なのか、
これを理解できている人は、もっと少ない。

最も偉大な科学者の一人、ニュートンの格言を引用しておこう。

I was like a boy playing on the sea-shore, and diverting myself now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.
  
私は、海辺で遊んでいる少年のようである。ときおり、普通のものよりもなめらかな小石やかわいい貝殻を見つけて夢中になっている。真理の大海は、すべてが未発見のまま、目の前に広がっているというのに。

- Isaac Newton (アイザック・ニュートン) -