素粒子(そりゅうし) elementary particle 最小単位

素粒子(そりゅうし) elementary particle 最小単位

素粒子(そりゅうし) elementary particle 最小単位

素粒子(そりゅうし) elementary particle 最小単位

用語素粒子 (そりゅうし)
英語elementary particle   fundamental particle
別名:基本粒子(きほんりゅうし)
教材:素粒子の一覧まとめ 無料PDFダウンロード
解説:素粒子とは、物質を構成する最小単位です。素粒子によって、自然界の全てのものが構成されています。素粒子の性質を探究することで、全宇宙の始まりであるビッグバン (Big Bang)の謎が解明できると考えられています。学習の順番として、中学校の物理では、物質の最小単位として原子(げんし)を学習します。高校の物理では、原子をさらに分割して中性子(ちゅせいし)陽子(ようし)電子(でんし)を学習します。大学の物理では、さらに分割して素粒子を学習します。素粒子研究の背景には、「物質の最小単位は何か」という探究心があります。素粒子には、フェルミ粒子 (Fermion)ボゾン粒子 (Boson)の2種類があります。フェルミ粒子は、質量粒子 (matter particle)とも呼ばれ、物質の質量を担当すると考えられています。フェルミ粒子には、電気の単元で学習する電子 (Electron)が含まれています。一方で、ボゾン粒子は、作用粒子 (force particle)とも呼ばれ、力学の発生を担当すると考えられています。ボゾン粒子には、光の単元で学習する光子 (Photon)が含まれています。素粒子物理学では、標準理論 (the Standard Model)によって、素粒子を整理しており、現在も新研究によって更新が続いています。
体系:物質(ぶっしつ) substance  単体(たんたい) simple substance  原子(げんし) atom  原子核(げんしかく) atomic nucleus  素粒子(そりゅうし) fundamental particle  フェルミ粒子 fermion  ボゾン粒子 boson particle 
技術:ブラウン管 量子コンピューター 陽電子放出断層撮影(PET検査 Positron Emission Tomography)
探究:物理学のうち、素粒子物理学(そりゅうしぶつりがく)という分野で、素粒子を研究しています。
機関:
スーパーカミオカンデ Super-Kamiokande SK
欧州原子核研究機構 European Organization for Nuclear Research CERN サーン
アスペン物理学センター Aspen Center for Physics 
歴史:

年代人名業績
1897JJトンプソン陰極管を用いた実験で電子を発見
原子よりも小さな物質が存在する
1900マックスプランク光が波動性と粒子性を同時に持つと提唱
光はでありかつ粒子でもある
1905アインシュタイン素粒子を提唱。光を吸収して電子を放出する光電効果を説明
光はエネルギーである

素粒子の分類:素粒子は、フェルミ粒子とボゾン粒子に分類され、さらにフェルミ粒子はクオークとレプトンに分類されます。公式で書けば「素粒子=フェルミ粒子+ボゾン粒子=(クオーク+レプトン)+ボゾン粒子」となります。
素粒子とクオーク:クオークは、6種類あり、アップクオーク・ダウンクオーク・チャームクオーク・ストレンジクオーク・トップクオーク・ボトムクオークです。クオークは質量を持ち、クオークの電荷は、珍しく、整数値ではなく分数値になります。クオークを組み合わせると、ハドロンになります。代表的なハドロンの1つは、陽子です。陽子は、アップクォーク2個とダウンクォーク1個で構成されます。
クオークquark電荷
アップクオークUp quark+2/3
ダウンクオークDown quark-1/3
チャームクオークCharm quark+2/3
ストレンジクオークStrange quark-1/3
トップクオークTop quark+2/3
ボトムクオークBottom quark-1/3
素粒子とレプトン:レプトンは、6種類あり、エレクトロン・ミューオン・タウオン・エレクトロンニュートリノ・ミューオンニュートリノ・タウオンニュートリノです。6種類のレプトンは、それぞれのニュートリノと合わせて、3組のレプトン=(エレクトロン+エレクトロンニュートリノ)・(ミューオン+ミューオンニュートリノ)・(タウオン+タウオンニュートリノ)として整理されています。もっとも有名なレプトンは、エレクトロンで、電子のことです。エレクトロンと電子は、同じ言葉ですが、英語のエレクトン (Electron)を漢字で「電子」と翻訳する慣習があります。レプトンのうち、ニュートリノの質量はゼロと考えられていましたが、1998年に質量を持つことが証明され、それまでの理論が更新されています。レプトンの電荷は、ニュートリノの電荷はゼロで、ニュートリノ以外はー1の電荷を持ちます。
レプトンLepton電荷
エレクトロンElectron-1
ミューオンMuon-1
タウオンTauon-1
エレクトロンニュートリノElectron-neutrino0
ミューオンニュートリノMuon-neutrino0
タウオンニュートリノTauon-neutrino0
素粒子とボゾン粒子:ボゾン粒子のうち、フォトン・ウィークボゾン・グルーオンなどが代表的な素粒子です。もっとも有名なボゾン粒子は、フォトンで、電磁波の作用を担当しています。ボゾン粒子には、未発見の粒子が多くあり、グラビトンなどの研究が進んでいます。
素粒子の世界は陽子の世界の1000分の1:
物質名存在単位
センチの世界$10^{-2}m$
ミリの世界$10^{-3}m$
マイクロの世界$10^{-6}m$
ナノの世界$10^{-9}m$
水素原子$10^{-10}m$
ピコの世界$10^{-12}m$
陽子$10^{-15}m$
中性子$10^{-15}m$
フェムトの世界$10^{-15}m$
クオーク$10^{-18}m$
アトの世界$10^{-18}m$

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素粒子(そりゅうし) elementary particle 探究資料

科目別
理科  中学受験カリキュラム

理科  高校受験カリキュラム

理科  大学受験カリキュラム  物理

単元別
理科  学習用語集

対象児童生徒
中学受験生(小学4年+小学5年+小学6年)
高校受験生(中学1年+中学2年+中学3年)
大学受験生(国公立高校生+私立中高一貫校生)
大学生+社会人(基礎からやり直したい生徒)


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