Physics 4

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エーテル

名前:いるか 日付:2001/06/06(Wed) 10:54

さて、光が波(横波)である事が理解されると、昔の人は「もし光が波であるなら、光の波としての媒質があるはずだ」と考えて、まだ発見されていない光の媒質に「エーテル」という名前をつけたのでした。

 もっともこの「エーテル」というのはエチルアルコールの異性体である化学物質にも「エーテル」というのがあるので、それとは混同しないでください。

こっちのは酸素の両側にメチル基がふたつついてる分子構造をしています。

 それとはまったく別のもので、宇宙全体が「エーテル」に満たされていて、このエーテルの振動で光が波として進んでいく、と考えられていたのでした。

で、このエーテルの存在を証明するにはどうしたらよいのか?という問題が発生して「そうか、エーテルが止まっているなら地球はエーテルの中を運動しているのだから、地球から見れば地球上にエーテルの風が吹いていて、地球の進行方向と進行方向と直角の方向では光の速さが違ってくるにちがいない」と考えたわけです。地球の太陽の周りを回る公転速度は太陽を基準にすると実に一秒間に30Kmというものすごい速さなので、光の速さの約一万分の一性格に測定すれば、その違いが出てくると考えられたのでした。

 で、有名な(っつっても物理屋のあいだにだけしか有名じゃないかもしれないが)マイケルソンとモーレーと言う人が実験器具を作って何度も実験を繰り返したのでした。しか~し、どこをどのように実験しても光の速度に違いはでてこなかった、すなわち「エーテルの風」は検出、出来なかったのです。

 

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分子の振動

名前:いるか 日付:2001/06/06(Wed) 08:26

そうだ!分子の振動の話をしてなかったかもしれない(^^

物質の話で原子と原子が結びついているけど、ある程度離れてくっついているのだけれど、実はものすごい「振動」をしているんですよね。また気体でも空気分子はものすごい勢いででたらめな(ランダムに)方向に飛びまわっては他の分子に衝突して方向を変えたり、速度をかえたり、しているんです。

 でこれを振動させているものはなにか?というご質問ですが、何によって振動しているのか?と言う事ではなくって、飛び回るまたは振動するエネルギーがあれば、止まり様がないんですよね。例えば地球は太陽の周りを「回り続けている」のですが、「推進力」があるわけではなくって、最初に動いていれば止める力が働かないかぎり「動き続けて」いるわけです。空気そのものはマクロでは他の物体の運動を妨げる「抵抗」になるけど、それは空気の分子に衝突して、物体の運動エネルギーが空気の分子に奪われてしまうからなんですよね。勿論そうなればエネルギーを奪った空気の分子はもっと早くなるんですが他の分子と衝突を繰り返して速さは「平均化」するんですよね。

 でこの分子の運動エネルギーは人間は「熱」として感じるんです。分子の振動が速ければ早いほど「温度が高い」そしてその運動エネルギーが分子間結合

エネルギーを超えると「固体」を保っていれなくなって「液体」になるさらに運動エネルギーがたかくなって「表面張力」を超えると「気体」になるんですね。だからもし振動させてるものは何ですか?というのなら、外部からあたえられた「エネルギー」という事ですか?それは赤外線かもしれないし、もっと熱いものからの分子の衝突を通じて与えられたものかもしれないし。

 たとえばボールを投げて空気抵抗で速度を落としたとすれば、その減速した分だけのエネルギーが空気分子に移動して「ほんのわずか」だけれど確実に空気の「温度」はあがっているのです。

 ちなみに不確定性理論というのがあって「位置と運動量(質量ラ速度)は同じに100%の精度で測定は出来ない」ということなので「止まる」という事はありえないんですね。それは絶対温度0℃ということは「ない」ということなんです。絶対温度0℃とは分子の振動がまったく止まったという状態の事ですから「位置と速度(この場合は0)」が同時に100%の精度で知ることが出来ると言う意味なんですよね。ですから絶対零℃の近辺では、やっぱり結構不思議な事が起こるみたいです。

 

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光は直進

名前:いるか 日付:2001/06/06(Wed) 07:53

光は直進している・・・・・・と19世紀までは信じられていた。

いや、今でも直線というのは光を基準にしているので、日常生活の中では

「光は直進する」と思っていても、不都合はないんですよ。まぁ透明な物体の境界を通る時には屈折という現象が起こるので、それはまた別に考えるということで・・・・・・・ん?この話は前にしたんだっけかな?

光の速さも水のなかとか、ガラスの中では遅くなるんですよ。

>物質の中を他の物質が通り抜けるという事は、私の経験と知識の範囲ないではありえない事なんですよ。もしそれが起こるなら、物理現象のなかで、色々な不都合が生じるので・・・・・・

ただ、とても小さな量子レベルでは「トンネル効果」というエネルギーレベルでは通りすぎる事が出来ないはずの量子が通りすぎたりする事もあったりするので、不思議を完全否定するわけではないけどマクロの世界では「ほぼありえない」といえると思います。

例えば日本で「Mr.マリック」という人がコインの中にタバコを通過させる手品をして見せていますが、最近ではそのネタをデパートで売っているので、普通の人でもネタを買ってくれば可能かもしれませんよね。

 いや、実は私は大学時代にマジック研究会に入っていたので、多少は手品のことに詳しいんですが、あれは、そんなに簡単にネタを見破られたら手品にはならないんですよね。まぁそのほかにもスプーンを曲げるとかいわゆる「超能力」の問題は・・・・・・難しいですよね????

 特に最近の「手品」は私でもネタがわからないものが一杯出てきているので一般の人でも、結構大変でしょう(^^)

 

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宇宙へ行く前に質問して良いですかぁ?

名前:都築 日付:2001/06/06(Wed) 02:32

宇宙へ行く前に質問があるんです(宇宙へ行ってもミクロがマクロになるだけかも知れないんですが・・・)

 

物質は決してSolidなものではなく、「新宿」という一見Solidに見える物質の中で人や車がひしめき合ってる状態というところまではなんとなく理解出来ているつもりなんですが(「新宿」だとSolidなビルや地面もあるから「社会」かなぁ?)

 

それぞれの量子の周波数が(仮に)共振した場合、その物質は融合されるのでしょうか?

あるいは、共振などの現象によって、Aの物質とBの物質との量子間をお互いがすり抜けるという事が有り得るのでしょうか?

 

実は、前妻が(トリックではなく)物質(硬貨)が他の物質(手の甲)の中にめり込んでいく(吸い込まれていく)というのを何度も目撃しているんです。(マジシャンとか超能力者じゃなくて、単なる彼女の同僚です)

 

2つ目の質問は、一見Solidに見える(静的)物質も、実はものすごい勢いで「(内部で)動いて」居るわけですよね?

その量子(や光子)に振幅運動を「させているもの」って何なのでしょうか?

 

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光は

名前:カムパネルラ 日付:2001/06/05(Tue) 23:27

光は、ただ射し込んでいるだけ?

まっすぐに?

一方向に直線でふりそそいでるだけということですか?

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光の速度

名前:いるか 日付:2001/06/05(Tue) 20:20

昔は光の速度はあまり問題にされていなかった。

でガリレオが「速度がないはずはない」ってんで、遠い丘に弟子をおいて

ローソクの日を桶でかぶせたり、色んな実験をしていたという話は残っているが、その程度で測れるような速さではなかった。

 その後歯車の歯のあいだから光をだして、充分遠くに鏡をおいて反射してきた光を歯車越しに観察する、という測定機ができて、光の速さが「測定可能」になったのでした。そして、その速さは30万Km/sec(毎秒30万キロメートル)(3ラ10の10乗cm/s)だったのです。地球の赤道上の円周はm(メートル)のもとが地球の赤道上の円周を1/4千万にしたものを1mとしたので、ほぼ正確に4万kmです。30万kmを4万でわると7.5

というわけで、一秒間に地球を7回り半の速さです・・・・・しかし実際に光が地球をグルグルまわる事はありません。

 

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えっ・・・・・?

名前:ひろみ 日付:2001/06/05(Tue) 18:25

「ワープ」って言うのは、空想の産物なんですかぁ?!

うっそぉー!まじぃ?(はっきり言って素に戻ってます)(笑)

(すでに私のレベルの低さが・・・モロバレ・・(^^;))

24年間信じてきたモノはなんだったのだろう・・・(悲)

 

それにしても、オオボケネタですね。私。

あーーーはずかし!!

 

こんな私が読んでます!

いるかさん!めげないでヨロシクお願いします!

ちなみに、「波と媒質」は、クリア!です(^^;)

(まだ、ホンの導入だって?!)

 

うちの息子が大きくなっても、物理講座やってて下さいねぇ!

こんな母ではなさけなさすぎるので・・・(^^;)

 

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いるかさん

名前:カムパネルラ 日付:2001/06/05(Tue) 16:34

やっと、おはなしできるみたいで、嬉しいです。

えっ?ワープ以上に面白いはなしって?

つい、身を乗り出して・・・静かにきいてますから・・・

 

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空想

名前:いるか 日付:2001/06/05(Tue) 15:37

うん、物理をやっていくと、空想と現実の境なんかなくなっちゃうんだ

物理なんて、しょせん人間が観察出きるセマ~イ狭い範囲のことしか取り扱っていないからね。そのてん空想の世界は無限の可能性があるんだ・・・・

 

空想の延長線上に現実と呼ばれる「まぼろし」があるみたいなぁ・・・

って、なんか哲学的になっちゃった(^^A

 

そうそう「ワープ」ってのは空想の世界だよぉん♪

そのへんも、オイオイ説明していくつもりだよ。・・・・(^^V

でも結構ワープ以上に面白いはなしが・・・・・(^^)

 

こんにちは!!

名前:カムパネルラ 日付:2001/06/05(Tue) 13:58

なんか、わくわくしてきます。

物理ってのは、事実ですよね?

起こること、起こったこと、ありのままの姿をとらえていくものですか?

明らかにしていくことですか?

決して、空想の世界ではないんですよね。

わたしは、ほんとうが知りたいです。

 

yさんのところからきました。・・・おたです。

夫は学生のころ、物理専攻でした。

すこしは、こちらで勉強して夫のことも理解?してみたいです。

火事でなくした夫の物理の本、もしかしたら探せるかもなんても思います。

どうぞ、よろしくお願いします。

あんまり、頭よくないので大変と思いますが。

 

 

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波と媒質

名前:いるか 日付:2001/06/05(Tue) 02:12

どうも♪ひろみさん♪

そうだよね、でも今からでもそれほど遅くはないんだよね♪

興味をもったら「ブルーバックス」という科学関係の文庫本があるから、

ここで大筋をつかまえて、個々に勉強ではなくって趣味で調べるのもいいかもね♪

 そうだ、高校生とか中学生もこれを読んでくれるといいなぁ・・・・

あっもしかしたら、小学生の方が理解が早いかもしれない・・・

 

さて、19世紀後半から20世紀前半にかけて「光」についての理解が深まり「どうも光は波らしい」という事になったんだけど「もし波だとしたら媒質が必要ではないだろうか?」という疑問が発生したのですよね。

まぁここでいきなり「媒質」なんていわれても面食らうかもしれないので、軽く説明すると、海の波を思い浮かべてください。波が「進行」しているけど「水」が波と一緒に進んでいるわけではないですよね。水はほぼ同じ所で上下に動いている・・・・しかし波は水平方向に進んでいるんですよね。

この時の「水」を「波の媒質」と呼びます。ちなみに波の進行方向と直角方向に媒質が運動している波を「横波」と呼びます。次に「音」を考えて見ましょう、もっとも「音」は空気を「媒質」にしているので、見えないのでイメージしにくいかもしれません。そこで、ちょっと想像力をはたらかせましょう。

 空気というのは勿論「連続体」ではなくって「空気の分子」がかって気ままに飛びまわっているのです。そして、音とはこの空気が波の進行方向に行ったり来たり、そうまっすぐ飛ぶと次の分子に衝突して、また戻って来たり、衝突された分子はまた次の分子に衝突したりして、音の波は伝達していくのです。

このように波の進行方向と同じ方向に媒質が振動している「波」は「縦波」と言います。

 

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僭越ながら・・・

名前:ひろみ 日付:2001/06/04(Mon) 23:19

私も頑張って拝見させていただいています・・・(^^;)

理解の程度は・・・聞かないでください・・・(T▽T;)

たぶんMYさんの1000000分の1・・・・くらい。(悲)

 

「相対性理論」は「宇宙戦艦ヤマト」(レベルが低くてスミマセン・・・m(_ _)m )で「ワープ」が出てから、ずっと分かったような、分かって無いような(たぶん、分かって無いと思う。うん)なので、楽しみです!!宇宙の話は大好きです!

わくわくしながら、ドキドキしながら、頑張って読みます!(決意!)

 

(高校時代もコレくらい物理を勉強してたら、人生変わっていたかも・・・ひとりごと・・・)(笑)

 

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まとめ

名前:いるか 日付:2001/06/04(Mon) 14:45

さて、ここでう~~んと小さい世界から一旦はなれて、こんどは宇宙へ飛び出しましょう。

その前にまとめておきましょうか?

 私達が日常的に「見ている」物質の世界には「連続」というものはなかったんだ。という事ですよね。そして原子もボールのようにはっきりした境界のあるものではなくって「ぼやぁ~」とした、なんとなく丸いもの、その外側は「電子」だったわけです。そして原子と原子のあいだも比率的に、かなり離れているんだけど「電場」があるおかげで「光」が干渉して、あたかも「連続体」のように、人間には「見えてる」だけだったんです。そして、原子核すらも、丸いボールをう~~んと小さくしたもの、とは限らない、もしかしたら

「ひも」かもしれないと言う話です。しかし「じゃぁ、そのひもはなにで出来てるの?」なんて質問されたら・・・・・・?????

まだわかってないんですよねぇ・・・・

 

 これから、宇宙の話を「相対性理論」をつかって、お話ししていきますが、

再び、小さな小さな物質の世界にもどります。

 

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いらっしゃいませ~♪

名前:いるか 日付:2001/06/04(Mon) 12:02

カムパネルラさん、始めまして♪

ここは、MYさんのHPと私のHPと両方に

リンクしているから、どちらからこられたのか

結構複雑です (^^

まぁなんとか図も数式もなしに物理の世界を紹介しようと

頑張ってま~す♪

これからもよろしくぅ♪

 

 

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はじめまして

名前:カムパネルラ 日付:2001/06/04(Mon) 10:35

いるかさん、はじめまして!!

物理勉強しにきました。

とりあえず、ごあいさつ。また!!

 

 

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String Theory

名前:いるか 日付:2001/06/04(Mon) 01:58

ホーキングさんの所で「String Theory」見たら、絵はでてたけど

あれじゃ、なんだか解らないよね♪

でもそういえば、真っ直ぐの「弦」だけじゃなくって、「閉じた弦」もあったんだっけ(^^A

 

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超ひも理論

名前:いるか 日付:2001/06/03(Sun) 15:59

ここらへんで、本当は核エネルギーの話とか、放射線障害のはなしとか、熱く語りたいところだが、先を急ぎたいので、それは又別の機会にしたいと思います。

 

 さて、クオーク発見競争のさなか、まったく違う視点で見ている一派が出てきたのです。それは東大の南部博士が始めた「ひも理論」というものを発展させたものです。「ひも理論」にはいくつかの欠点があったため「発想は面白いが」というところで、一旦「オクラ」になってしまった「仮説」です。

 しかしこの「ひも理論」を改良して「超ひも理論」にしたところ、現象面とのかなりよい「一致」がみれたので、最近ではかなり注目されています。

ひも理論とは「なんだか良くはわからないが」とてもとても小さな「ひも」があって(勿論陽子の直径よりずっと小さい)その「ひも」が振動している事によって「量子」が出来ているというものなのです。

 「ひも」が振動している、という事は、なんかギターの弦みたいなものを想像してみてください。弦を振動させると「定在波」がつくれます。その定在波は基音のほかに「倍音」もつくれるのですね。ちょうど中心を節にして、二つの「腹」が出来て一本の弦で2ヶ所「腹」の出来る状況が作れるわけです。

 でもって3倍音とか4倍音とか、混ざった音とか、結構一本の弦で種種の音がだせるのです。ひも理論とは平たくいうと、この弦の倍音の程度によって、あらゆる量子が出来ている、というものなのです。

 たとえば、陽子が三倍音だったとすると、弦の「腹」が三つあるわけで、あたかも「クオーク」が三つという考え方ににているかもしれません。でもあくまでも「弦の腹」なわけですから、一つづつ取り出すということは出来ないわけですよね。

 しかし、この「超ひも理論」はあまりにも小さいため、それはあまりにもエネルギーレベルが高すぎるために実験で証明する事は現在の技術では不可能です。そこで、これも、あくまでも「仮説」です。

 

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クオーク

名前:いるか 日付:2001/06/03(Sun) 10:37

さて、物理界はあまりにも沢山の種類の中間子が出てきたために、一時期は多少混乱をしてしまったのですが「クオーク」という概念がうまれて、かなり整理されたようです。それは「クオーク」という4種類だったか6種類だったか忘れたけど、位のもっと小さな「仮想量子」をそうていして、その組合わせで陽子や中性子、また電子すらも説明するものです。これによってかなりすっきりしたのです。

 それによれば例えば「陽子」は3っつのクオークから出来ています。と言う事は、陽子はもっと小さく分解できるのではないか?と言う事になりますよね。ということで、現在はクオークさがしが最先端ですが、いまだに見つかっていません。

 でももしかしたら「クオーク」はないかもしれないのです・・・・???

 

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中間子

名前:いるか 日付:2001/06/03(Sun) 10:28

いや、まだ結構時間がかかるかもしれない(^^

さて、陽子や中性子を原子核に閉じこめておく為には、膨大なエネルギーが必要な事がわかってきたのですが、プラス同士の陽子を閉じ込めておくには、ものすごい反発力があるわけですから、とんでもなく大きなエネルギなわけです。イメージ的にはばねをぎっちりつぶして紐でぐるぐる巻きにしているようなものでもいいかも知れません。

そして、この「ひも」が中間子なのです。中間子という言葉からは、なにか粒子のようなものをイメージしたくなるかもしれませんが、実際の原子核のなかではどんな格好をしてるのか想像すら出来ないのですから、とにかく陽子や中性子を抑えこんで原子核のなかに閉じ込めてる「なにか」を想像しておきましょう。

 私が大学時代には中間子の数はそれほどなかったので、私も中間子に関してはそれほど詳しくはありません。しかし、そのごとてつもなく沢山の中間子が発見されてしまうのです。

中間子はどうやって発見するのか?というと

 粒子加速器というやつで、陽子や中性子を加速して、ものすごいエネルギーをつけて「原子核」ぶつけて原子核を壊して、そこから出てくる量子を観察するのです。勿論原子核はとてもとても小さなものですから、一個の原子核に一個の陽子をぶつけるな~んて事は出来ないので「へたなテッポも数うちゃあたる」方式をとります。

 

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興奮する!

名前:My 日付:2001/06/02(Sat) 01:50

いよいよ物質の正体がわかるのね。でも、前のところを復習しないと、

すぐ頭がごんがらかってしまう。図解っていうのができない世界だから

困るよね。わたしはさして視覚的な人じゃないのだけど、新しい概念を理解するためのニューロン回路づくりに時間がかかっている!年のせいにはしたくないけれど、16歳をすぎると非常に遅くなるのだそうだから。でも死ぬまであたらしい回路はつくられつづけるそうだから、がんばらなくちゃ。

 

 

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物質

名前:いるか 日付:2001/05/30(Wed) 21:53

この講座(?)は妻にも読んでもらってるんだけど、どうもこのあたりは混乱してよくわからないと言うので、難しいかもしれないから、な~んとなくこんな感じかな?くらいでいいかもしれない、あんまり専門的になると負担になるから。

ただ、これから「物質って結局なんなんだ」って問いに対する答えらしきものを導く為の前振りだから「うんと、うんと小さなマイナスの電荷をもった電子と、プラスの電荷を持った陽子と電荷はないけど陽子と同じ位の質量の中性子で出来ているらしい」って所だけはつかんでおいてもらえれば、つぎにじゃぁ陽子ってなんだ?とか中性子ってなんだ?みたいなところに突入する事になるんだ。(^^V

 

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放射線3

名前:いるか 日付:2001/05/30(Wed) 16:44

不安定な原子というのは「放射性同位元素(ラジオアイソトープ)」と呼ばれています。しかし、この放射性同位元素も結構不思議な事があるのです。

 それは例えばコバルト60(Co60・・・・γ線を出すので有名な放射性同位元素)の原子を一つ取り出して(といってもピンセットでつまめるわけではないので、想像の世界で取り出してください)観察すると、そこから「何時」γ線が飛び出すか予想がつかないのです。観察し始めてから直ぐにとびだすかもしれないし100年後にとびだすかもしれないのです。

 これはもはや確率の問題なのです。まぁ実際には一個なんて事はないので、ものすごい数の原子が一塊のなかにあるわけですから、そう一モルの中に6.3ラ10の23乗個という膨大な数があるわけで、コバルト60なら、60グラムの中に6.3ラ10の23乗個もあるのです。1兆で10の12乗、1京で10の16乗ですから、10の23乗個ってなはベラボウな数なのです。

それだけあれば、絶えず放射線が出てきても不思議ではないのですよね。

いったん放射線をだした原子は安定するので、とりあえずそれ以上放射線はだしませんが、全部の原子が放射線を出しきるには(物質にもよりますが)かなりの時間が必要になっているのです。

 

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放射線2

名前:いるか 日付:2001/05/30(Wed) 16:29

電子であるβ線が原子核の中から飛び出してしまうと、原子のプラスが一つ減るわけですよね、ってことは、原子の種類も変わっちゃうわけです。

昔「錬金術」というのがはやって、それが「化学」の進歩に多いに貢献したのですが、「化学」が進歩して「原子」が見つかってからは「金」は原子である事が判明したのでした。すなわち「他の物質から金を作ることは不可能」と」いう結論がでて「錬金術」は下火になってしまったんですね。

 でも「錬金術」とは違うけど「ある原子から他の原子を作る事」が不可能ではなくなったのでした。まぁ例えば「白金(Pt)」に中性子を照射すると、白金の原子核に「中性子」が「タマタマ」取りこまれてしまうと、不安定な白金原子になってしまって、β線すなわち電子を出して「金(Au)」になってしまうのです。

 現在の錬金術師は白金から金を作れるのです(^^V

って、そんなことやる奴はいないよなぁ・・・・(^^)

 

さて、γ線ですが、これは電磁波です。紫外線よりズ~~ト波長の短いすなわちエネルギーの大きい電磁波なのです。例えばβ線が何かにぶつかったり、何かの影響を受けて曲がったりしてもβ線をだしてそのエネルギーが減少していきます。これは原子核のエネルギー状態が不安定な時にγ線をだして、原子が安定するのです。

 

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放射能(放射線)

名前:いるか 日付:2001/05/25(Fri) 11:53

放射能又は放射線と呼ばれるものは、この原子核から出てくるものです。

安定した物質は放射能を発生させませんが、不安定な原子は色々なものを外に出して安定しようとするのです。そしてこの放射能は最初はよく解っていなかったけど、だいたいの性質がわかってきた時点で「α(アルファ)線」「β(ベータ)線」「γ(ガンマ)線」と3種類ある事がしられました。

そしてその後、それぞれの本性が明らかになると「α線」は「ヘリュウムの原子核」(陽子が二つ中性子が二つがくっついているもの)と同じものであり「β線」は電子だった、そして「γ線」は電磁波だったという事が理解されたのです。

 α線は陽子が二つあるので、原子核のなかからα線がでると、その原子は電荷がふたっつ減るので、違う原子になってしまいます。手元に周期律表がないので例を出しにくいけど・・・・(^^A

酸素が炭素になっちゃうみたいな・・・・ってそんな酸素はなかったかなぁ(^^ゞ結構イイカゲン

そしてα線は重いのでそれほどは遠くに飛びません、またチョットした防御壁があると、すぐにそこに吸収されて、外郭電子を捕まえてヘリュウムになっておしまいです。

β線は電子です。これは原子の周りを回っている電子ではなくって、原子核の中から出てきます・・・・・・ん?・・・・原子核の中にも電子があったの?と思われるかもしれませんが、実は電子が飛び出すと、中性子が陽子になっちゃうんです。・・・・・えっ?・・・って事は中性子って陽子と電子で出来ているの?と思う人がいると思いますが、なんか違うのです。実は中性子の方が陽子よりホンの少しだけ軽いのです。だから、陽子と電子で中性子が出来てるわけではなさそうなんですね・・・・・う~ん難しい???

動画