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速度、運動量、エネルギー

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素粒子事典の解説

速度、運動量、エネルギー

 これらは、素粒子や観測者の運動の状態により変化する量であり、素粒子に「固有の特性」ではないが、素粒子の特性を測定する際に必要となるのでここで説明する。
 速度は、2つ以上の検出器を用いて、素粒子の通過時間を計り、それで距離を割ることにより求める。これは、飛行時間(TOF)測定と呼ばれる方法である。ほかに、物質中を進んだ時の電離量(電荷の項を参照)を用いる方法(dE/dx検出器)、チェレンコフ光の放出を利用する方法(チェレンコフカウンター)がある。
 運動量は、荷電粒子の場合、一様な磁場中を進むときローレンツ力によりカーブ(円弧)を描くのであるが、この曲率半径が運動量に比例することを利用する。こういう検出器を磁気スペクトロメーターと呼ぶ。ただし、この場合、素粒子の電荷を知っていないといけない。電荷を持つ素粒子の電荷は、ほとんどの場合、電子の電荷と絶対値が等しいが、電荷の項にある方法で測定することも可能である。
 エネルギーは、電子、光子、高エネルギーのハドロンの場合、粒子を十分な厚さの物質に当てると、そのほとんどすべてのエネルギーを物質中に放出する。このエネルギーを光の明るさや電流量(物質中の電離した電子の全電荷)を通じて測定する。こういう測定器をカロリメーターと呼ぶ。
 直ちに崩壊する粒子の運動量(またはエネルギー)は、崩壊後の粒子すべての運動量(またはエネルギー)の和である(運動量の場合はベクトル和)。速度は、崩壊後の粒子系の重心の速度に等しい。

出典|素粒子事典
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