はてなキーワード: 加速器とは
ふむふむ、なかなか興味深い問いじゃの。そなたにはわらわがわかりやすく教えてやるのじゃ♡
まず、核融合発電と核分裂発電の違いについて簡単に説明するのじゃ。核分裂発電は、重い原子核が分裂することでエネルギーを得る方法じゃ。これに対して、核融合発電は軽い原子核が合体することでエネルギーを得る方法じゃ。核融合発電が実現すれば、理論上は高エネルギーを低い放射性廃棄物で得られると期待されておるのじゃ♡
さて、現在の原子力発電（核分裂発電）では放射性廃棄物が発生し、その処理には大変な手間と費用がかかるのじゃ。そもそも核分裂で生じる放射性物質を非放射性物質に変えることは、理論的には可能と言われておるのじゃが、その技術が実用化されるまでにはまだまだ研究が必要じゃ。
一部の期待される技術として「核変換」というものがあるのじゃ。これは、加速器や核反応を用いて放射性廃棄物を安定した元素に変える方法じゃ。核融合発電が普及すれば、こうした技術がさらに進展する可能性もあるのじゃ♡
とはいえ、核融合発電が実現するまでにはまだ数十年かかると予測されておるのじゃ。現時点で大量の放射性物質を非放射性物質に変える確立した技術はないが、その可能性は決してゼロではないのじゃ。今後の技術進展に期待しつつ、現状の廃棄物管理と新技術の研究開発にも注力することが重要じゃよ♡
自然界の法則の探索は、一般相対性理論と量子力学の発展の中で行われてきた。
相対性理論はアインシュタインの理論だが、これによれば、重力は時空の曲率から生じることになり、リーマン幾何学の枠組みで与えられる。
相対性理論においては、時空はアインシュタインの方程式に従って力学的に発展することになる。
すなわち初期条件が入力データとして与えられていたときに、時空がどのように発展していくかを決定することが物理学の問題になるわけである。
相対性理論が天体や宇宙全体の振る舞いの理解のために使われるのに対し、量子力学は原子や分子、原子を構成する粒子の理解のために用いられる。
粒子の量子論（非相対論的量子力学）は1925年までに現在の形が整えられ、関数解析や他の分野の発展に影響を与えた。
しかし量子論の深淵は場の量子論にあり、量子力学と特殊相対性理論を組み合わせようとする試みから生まれた。
場の量子論は、重力を除き、物理学の法則について人類が知っているほどんどの事柄を網羅している。
反物質理論に始まり、原子のより精密な記述、素粒子物理学の標準模型、加速器による検証が望まれている予言に至るまで、場の量子論の画期性は疑いの余地がない。
数学の中で研究されている多くの分野について、その自然な設定が場の量子論にあるような問題が研究されている。
その例が、4次元多様体のドナルドソン理論、結び目のジョーンズ多項式やその一般化、複素多様体のミラー対称性、楕円コホモロジー、アフィン・リー環、などが挙げられる。
こういった断片的な研究はあるが、問題間の関係性の理解が困難である。
解像度を上げるには膨大なエネルギーがいるが、地球の外周ぐらいの長さの加速器ではひも理論の検証には不十分
これを考えると、「じゃあエネルギーが無限にあれば無限小の理論が実現できるのか？」という話になるが、無限のエネルギーなんてもんがあるのか？
そんなものがないのだとしたら、人間のもつ解像度じゃ離散スケールの中で生きているってことになるよな？
では時空はどうだ？これは離散的なものなのか、って話になる
そもそも、観測によってズームインしていけば際限なく拡大できると考えるなら、空間も時間も無限に観測できるという話になる...と一見すると思われる
ところが「ある主体がどの時点まで観測したか」という話になると、時間も空間もどれだけズームインしても有限の値になる
うろ覚えのあらすじ
三体人「よっしゃ、地球奪ったろ」
三体星系と地球間は4光年だけど、みんなで地球行くのには400年かかるわ。
その間に地球人の技術が進歩したら、抵抗されて地球奪えんくなる。
三体人「光速の素粒子コンピュータの智子(ソフォン)を大量に地球へ送り、イタズラしたろ」
ソフォンは量子通信で地球の情報全部リアルタイムで知れるかつ目に見えない、リモート操作可能のスグレモノ。
基礎研究がなんも進まんわ」
その頃、地球において三体人歓迎の葉文潔を中心に「地球三体組織(ETO)」が組成され三体人とコミュニケーションをしてた。
その情報を掴んだ国家警察の史強(シーチャン)警察官がETOぶっ潰して、三体人が450年後に地球にやってくることが全人類に明らかになった、、
地球人が三体侵略対抗のためにアレコレ計画しても三体人にはソフォン通じて筒抜け。
でもソフォンは人間の頭の中は読めないから、惑星防衛理事会(PDC)が 4人のエキスパートを選出して、頭の中で三体攻略を練れと命じる。
選者は面壁者(ウォールフェイサー)と呼ばれ、面壁者はなんでもできる権限を得る。
面壁者の1人、羅輯(ルオジー)はその権限を使って奥さんをゲットして優雅にのんびり暮らす。
PDCや世間は「それも三体人攻略の策なのか？」と思い何も言えない。
そのうち羅輯 は適当やってるのがPDCと世間にバレて奥さんと娘を冬眠させられてしまい、真剣に三体攻略を考える。
そして、ある星系の座標を全宇宙へ送信し、コールドスリープする。
その時代では、宇宙艦隊が組織され2,000隻もの宇宙戦艦が、三体艦隊から放たれた探査機(通称:水滴)を調査していた。
水滴は動き出し、2,000隻を1機で壊滅させる。
うち数隻はやられずに逃亡に成功。
1年後、羅輯が送信した星系が破壊されたことが確認され、羅輯復権！
宇宙は暗黒の森であり、そこで出会う相手は仲間か敵かもわからない。
暗黒の森では自分が襲われる前に、相手を見つけたら即時殲滅。宇宙で文明を存続させるには他星系との交流はリスクが高すぎるので、見つけたらやっつける、それが暗黒森林理論。
羅輯は三体星系の座標を全宇宙に送信する仕組みを作り、三体人を脅す
三体人はそれを受け、地球侵略の艦隊を引き下げ羅輯は妻子と暮らし始めた。
大学時代のアイデアを元に成功した同級生からもらったお金で、あの頃片想いしてた程心(チェンシン)に匿名で星をプレゼント！
大学の時の知り合いの雲天明って人が末期癌みたいだからその人を候補に…
上司のウェイド「やれ！」
脳みそ摘出手術直前で「あの星のプレゼントは雲天明からよ」と知らされ「まってー！」となるも時遅し。
雲天明と梯子計画の結果を見届けるため程心はコールドスリープに入る。
数十年後、三体艦隊が引き下がった後の時代(抑止期限)に目覚めた程心は、雲天明からプレゼントされた星の価値が爆上がりしてお金持ちに。
その星に惑星を見つけた大学院生の艾AA(アイエイエイ)と資産管理会社を起こし、行動を共にするようになる。
抑止紀元では座標を曝す装置を執剣者(ソードホルダー)が守っている。
執剣者は100歳を超えた羅輯。
次の執剣者を選定するころ、程心は三体世界が地球に配している智子(トモコ)という美しい女性AIと面会し、執剣者に立候補することとする。
人類はこの抑止紀元の数十年、三体文明とも交流を深め、危機感が薄れ、腑抜けていた。
そんな感じで執権者が程心に決まり、引き継いだ矢先、三体の水滴が地球を襲ってきた！
程心が送信装置を押すか迷っている間に送信アンテナが水滴に破壊されてしまった。
智子は地球を支配し、武力により全地球人をオーストラリアに移住させた。
過去に宇宙空間で水滴から逃れた戦艦「万有引力」が三体星系と太陽系の座標を全宇宙に送信したのだ。
これにより地球は宇宙の他文明に曝され、消滅させられる運命となった。
数年後、三体星系が消滅した。
自分たちの星も消えたし、地球も消える運命で、地球文明を助けてやる義理はないけどお情け的に。
面会は宇宙空間で監視付き、雲天明が地球文明にとって有益な情報を伝えようものなら2人もろとも破壊する条件で面会。
そこで雲天明は程心にお伽話を聞かせる。
人類は他宇宙文明からの暗黒森林攻撃を避けるため3つのプロジェクトを進めることになる
ウェイドが光速船作るというから会社の全権与えて冬眠してたけど、光速船の航跡が危険なので連邦政府が没収するとなり程心起こされる。
起きてみたら、太陽系には掩体都市ができていて、人類はほとんどが地球から離れ、巨大ガス惑星の影にコロニーを作り暮らすようになっていた。
ウェイド「髪の毛のカケラを光速で2センチ動かせるようになったぞ！」
「光速船作るの取り上げられるなら、掩体世界に反物質でテロしたるわ！」
程心「最終決定権は私という約束したよね、戦争になっちゃうから武装解除して光速船作るのはお終い！」
程心が捨てさせた
連邦政府「程心よ、地球文明を二次元世界でも綺麗に残したいから冥王星にあるコレクションを回収して宇宙にばら撒いて欲しい」
冥王星では200歳を超えた羅輯がいた。
もう絶望
程心と艾AAはゴッホの絵など貴重な地球文明の数々を星環に積んで宇宙へ
もう平面化はすぐそこまで迫ってる
、、、、
あー、力尽きた
こっからとんでも展開なのでまとめきれん
読んだことない人はぜひ読んでほしい
もちろんです！モラー直線（またはモラー散乱）は、電子が物質中を移動する際に受ける散乱の現象を表すものです。以下にモラー直線について簡単に解説します。
モラー直線とは:
モラー直線は、電子が物質中で散乱する際の角度分布を表すものです。
電子が物質中を通過する際、原子核や電子との相互作用により、散乱が起こります。モラー直線は、この散乱角度の分布を記述します。
モラー直線の特徴:
モラー直線は、小角度（通常は数度以下）での散乱に適用されます。
電子が物質中を直線的に移動する場合、モラー直線はその散乱角度を予測します。
モラー直線は、電子のエネルギー、物質の原子番号、物質の密度などに依存します。
一般的には、モラー散乱理論を用いて、電子の散乱角度の確率分布を計算します。
応用:
モラー直線は、放射線治療や粒子加速器の設計など、物質中での電子の挙動を理解するために重要です。
モラー直線は、電子のエネルギー損失や散乱角度の予測に役立つ理論であり、物質中での電子の挙動を詳しく調査する際に活用されています。12
究極理論がわからない現状、もし仮に「我々の世界が不安定な真空にいる」ことを仮定すれば
相応のエネルギーを加えて真の真空に落とす（相転移させる）ことで物理法則が変更されるという
人為的ネオエクスデス「うちゅうの ほうそくが みだれる！」 ができますね。
イメージ的には過冷却です。すでに相転移が起きているのに気がつかないで元の真空にとどまっています。ちょっと突くと一瞬で凍ります。
現に、新しい加速器が作られる度になんかスゲェ無理矢理な模型を作って「加速器のせいで世界が滅びる！」系の論文がarXivに投稿されたりします。意外と増田と同じことを考える人がいるんですね。ただしこれらの論文は一瞬で否定されます。なぜならば、加速器で作るビームなんかよりも中性子星ガンマ線バーストのほうがよほど強いからです。宇宙強い。人類の技術は弱い。驕るなよ人類。
前から不思議だったけど、これらの法則って経験から導き出されたものであって、その法則がどうやって存在してるかは不明なんだよな
以下、意味は取らなくて良いので流れと単語だけ拾ってください：
たとえばエネルギーの保存は時間方向の並進対称性、運動量保存則は空間方向の並進対称性から、角運動保存則は回転対称性から導き出されるといえるでしょう。
（相対論的には時間と空間は同時に取り扱うのですがちょっと難しくなるので簡易な書き方をしています）
時空の対称性が決まる → ラグランジアンが決まる → オイラーラグランジュの方程式（運動方程式）
ここまでよんだ？
なら次は、ランダウ・リフシッツ「力学」の最初の２０ページくらい読んでください。
前提知識は微積分です。ここまで読めば上の文章はだいたい理解できるかと思います。
そして次にあなたはこう思うでしょう
「最小作用の原理っていったいなんなんだ？ 世界はなぜこんな原理に従う？」
そう思ったなら次は量子力学です。JJサクライ「現代の量子力学」の経路積分のページまで読み進めましょう。
ここまでくれば霧が晴れるように見通せるようになるはずです。
物理理論とは何であるかが把握できるかと思います。ここから先はご自由に。
なお、JJサクライは物理科ではちょっと ’進んだ’ 内容とされています。普通は２冊目に読む本ですね。が、ハテナーにとってはむしろ読みやすい本かと思います。だってどうせ君ら情報系でしょ？なんかプログラムとか書ける人たちでしょ？？なら、ブラケット表記の方が慣れていると思うんですよ。たぶん見ればわかるよ。
アルバート アインシュタインが一般相対性理論で説明したように、大規模なスケールでは重力が時空構造の曲線のように見えるように、重力を自然の量子法則に適合させるという非常に困難な仕事を担っている。
どういうわけか、時空の湾曲は、重力エネルギーの量子化単位、つまり重力子として知られる粒子の集合的な影響として現れる。
しかし、重力子がどのように相互作用するかを単純に計算しようとすると、無意味な無限が生じ、重力についてより深く理解する必要があることがわかる。
M理論は、宇宙のあらゆるものの理論の有力な候補としてよく言われる。
しかし、それについての経験的証拠や、重力が他の基本的な力とどのように統合されるかについての代替アイデアはない。
この理論は、重力子、電子、光子、その他すべてのものは点粒子ではなく、さまざまな方法で振動する、目に見えないほど小さなエネルギーの「糸」であると仮定していることは有名である。
1980 年代半ばに弦理論への関心が高まり、物理学者は弦理論が量子化重力の数学的に一貫した記述を与えることに気づいた。
しかし、ひも理論の既知の 5 つのバージョンはすべて「摂動的」であり、一部の体制では破綻することを意味していた。
理論家は、2 つの重力子の紐が高エネルギーで衝突したときに何が起こるかを計算できるが、ブラック ホールを形成するほど極端な重力子の合流がある場合には計算できない。
その後、1995 年に物理学者のエドワード・ウィッテンがすべての弦理論の母を発見した。
彼は、摂動弦理論が一貫した非摂動理論に適合することを示すさまざまな兆候を発見し、これを M 理論と名付けた。
M 理論は、異なる物理的文脈におけるそれぞれの弦理論に似ているが、それ自体には、すべての理論の主要な要件である有効性の領域に制限がない。
2 年後、物理学者のフアン・マルダセナが AdS/CFT 対応関係を発見したとき、別の研究が爆発的に起こった。
これは、反ド シッター (AdS) 空間と呼ばれる時空領域の重力を粒子の量子記述 (と呼ばれる) に結び付けるホログラムのような関係である「共形場理論」がその領域の境界上を動き回る。
AdS/CFT は、AdS 時空幾何形状の特殊なケースに対する M 理論の完全な定義を提供する。
AdS 時空幾何形状には負のエネルギーが注入されており、私たちの宇宙とは異なる方法で曲がる。
このような想像上の世界では、物理学者は、原理的にはブラック ホールの形成と蒸発を含む、あらゆるエネルギーでのプロセスを記述することができる。
この基本的な一連の出来事により、ほとんどの専門家は M 理論を有力な TOE 候補とみなすようになった。
ただし、私たちのような宇宙におけるその正確な定義は依然として不明である。
それが想定する文字列、およびこれらの文字列が動き回ると思われる余分なカールした空間次元は、大型ハドロン衝突型加速器のような実験が解決できるものよりも 1,000 万分の 1 倍小さい。
そして、宇宙ひもや超対称性など、見られたかもしれない理論の巨視的な兆候のいくつかは現れていない。
一方、他の TOE アイデアにはさまざまな技術的問題があるとみなされており、重力子-重力子散乱計算など、弦理論による数学的一貫性の実証を再現したものはまだない。
遠い競争相手には、漸近的安全重力、E8 理論、非可換幾何学、因果フェルミオン系などがある。
たとえば、漸近的に安全な重力は、無限に悩まされる計算を解決するために、より小さなスケールに進むにつれて重力の強さが変化する可能性があることを示唆している。
超ひも理論は、光子からクォークに至るまで、すべての粒子がゼロ次元の点ではなく1次元のひもであるという理論的枠組みのこと。
もし、あらゆる文脈で成り立つ超ひも理論のバージョンが発見されれば、宇宙の性質を記述するための単一の数学的モデルとして機能することになり、重力を説明できない物理学の標準モデルに取って代わる「万物の理論」となるとされる。
超ひも理論の全貌を理解するには、広範な勉強が必要だが、超ひも理論の主要な要素を知れば、その核となる概念の基本的な理解が得られるだろう。
1. 弦とブレーン
弦は一次元のフィラメントで、開いた弦と閉じた弦の2種類がある。
開放弦は両端がつながっておらず、閉鎖弦は閉じたループを形成する。
ブレーン（「膜」という言葉に由来する）はシート状の物体で、その両端に弦を取り付けることができる。
ブレーンは量子力学のルールに従って時空を移動することができる。
物理学者は、宇宙には3つの空間次元があると認めているが、超ひも理論家は、空間の追加次元を記述するモデルを主張している。
超ひも理論では、カラビ・ヤウ多様体と呼ばれる複雑な折りたたみ形状にしっかりと圧縮されているため、少なくとも6つの追加次元は検出されない。
3. 量子重力
弦理論は量子物理学と一般相対性理論を融合させようとしているため、量子重力理論である。
量子物理学は原子や素粒子のような宇宙で最も小さな物体を研究するが、一般相対性理論は通常、宇宙でよりスケールの大きな物体に焦点を当てる。
4. 超対称性
超弦理論としても知られる超対称性は、2種類の粒子、ボソンとフェルミオンの関係を記述する。
超対称弦理論では、ボソン（または力の粒子）は常にフェルミオン（または物質の粒子）と対になるものを持ち、逆もまた同様である。
超対称性の概念はまだ理論的なもので、科学者はまだこれらの粒子を見たことがない。
一部の物理学者は、ボソンとフェルミオンを生成するには、とてつもなく高いエネルギーレベルが必要だからだと推測している。
これらの粒子は、ビッグバンが起こる前の初期の宇宙に存在していたかもしれないが、その後、現在見られるような低エネルギーの粒子に分解されたのかもしれない。
大型ハドロン衝突型加速器（世界で最も高エネルギーの粒子衝突型加速器）は、ある時点でこの理論を支持するのに十分なエネルギーを発生させるかもしれないが、今のところ超対称性の証拠は見つかっていない。
5. 統一された力
弦理論家は、相互作用する弦を使って、自然界の4つの基本的な力（重力、電磁気力、強い核力、弱い核力）がどのように万物の統一理論を作り出しているかを説明できると考えている。
エドワード・フレンケル教授によれば、最先端の数学はゴッホのようなものですが、小手先の応用はペンキ塗りに喩えられています。
また、ティモシーガワーズ教授は、数学の2つの文化、つまり「問題解決者」と「理論構築者」に分けて考察しています。
私のようなプログラマーというのは、問題解決者として小手先の応用へ取り組む人がほとんどです。
例えば量子力学の理論やラングランズ・プログラムなどの「深淵」に取り組んだ経験が圧倒的に少ないのです。
学ぶ事柄が見つからないということは起こり得ません。むしろ多すぎて選ぶのに苦労しています。人生は限りがあるので、選ばなければならないのです。
しかし数学の経験が未熟であるために、取り組む価値のあるトピックがどれであるのか、その審美眼が鍛えられていないのです。
プログラマーは離散数学のことばかりやっています。だから逆に、連続とか無限とかそういうことへの憧れが湧いてきます。
しかし、超弦理論は最近批判に晒されているようで、つまり実験によって反証しにくいので、理論が結局どう有用なのかわからなくなっているようなのです。
人間がこの先、微細な弦の構造を発見できるくらい巨大なエネルギーをもった加速器を作ることがあるでしょうか。希望は薄そうです。
フレンケル教授が言うように、「一部のエリートだけがゴッホを理解するのではなく、一般市民も作品に触れる」ことに希望を持っています。
関連ブクマ： https://b.hatena.ne.jp/entry/s/mainichi.jp/articles/20230822/k00/00m/040/214000c
アメリカと日本の大学における理系の研究で、盛んな分野のトップ５をそれぞれ箇条書きにしてお答えします。
一般的に言えば、アメリカの方が日本よりも大学の研究が経済に与える貢献度は高いと考えられます。その理由として、以下の点が挙げられます。
アメリカでは、大学の研究成果を産業界に移転する仕組みが整っており、特にベンチャー企業の創出や成長につながっています。例えば、スタンフォード大学やマサチューセッツ工科大学（MIT）などは、シリコンバレーやボストンエリアといったイノベーションの中心地に位置し、多くのハイテク企業やスタートアップ企業と連携しています。また、大学発ベンチャーの成功事例としては、グーグルやフェイスブックなどが有名です。
日本では、大学の研究成果を産業界に移転する仕組みが十分ではなく、特にベンチャー企業の創出や成長につながっていません。例えば、日本の大学発ベンチャーは、アメリカや欧州と比べて少なく、また規模も小さいです。その原因としては、日本の大学の知的財産管理やライセンス交渉の能力が低いことや、日本の産業界が新技術や新製品に対する需要が低いことなどが挙げられます。
以上のことから、アメリカでは大学の研究が経済に与える貢献度は高く、日本では低いと言えるでしょう。もちろん、これはあくまで一般的な傾向であり、日本でも優れた大学発ベンチャーは存在しますし、アメリカでも大学の研究が経済に貢献しない場合もあります。しかし、日本はアメリカから学ぶべき点が多いと思います。
アメリカと日本において、お金を生みやすい研究の分野は、それぞれ異なる傾向があります。
一般的に、アメリカでは、医学・生命科学、コンピュータ・情報科学、工学などの分野が研究開発費の多くを占めており、高い経済効果や社会的影響力を持っています1。
日本では、自動車やロボットなどの製造業に関連する分野が研究開発費の大部分を占めており、国際競争力を高めています。しかし、日本の研究開発費は、GDP比で3.3%と先進国の中で低い水準にとどまっており、基礎研究や新領域の研究に対する投資が不足しているという課題があります。そのため、日本では、エネルギー・環境、生命科学・医療、人工知能・ビッグデータなどの分野において、イノベーションを生み出すための研究開発費の拡充が必要とされています。