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🔬物理クイズ 問題と解説

力学・電磁気・熱力学・量子論など、物理学に関するクイズです。自然界の法則を発見した偉人たちのエピソードも含みます。1210問のうち第761780問を掲載しています(39ページ目/全61ページ)。

  1. 761難易度 ★★☆☆☆

    スーパーカミオカンデが検出する素粒子はどれか?

    正解:ニュートリノ
    解説:スーパーカミオカンデは岐阜県神岡鉱山の地下に設置された巨大水チェレンコフ検出器で、ニュートリノが水中の電子と反応した際に放出するチェレンコフ光を検出します。
  2. 762難易度 ★★☆☆☆

    ニュートリノ振動の発見でノーベル物理学賞(2015年)を受賞した日本人科学者は誰か?

    正解:梶田隆章
    解説:梶田隆章はスーパーカミオカンデを用いた大気ニュートリノ振動の発見により、カナダのアーサー・マクドナルドと共に2015年ノーベル物理学賞を受賞しました。ニュートリノ振動はニュートリノが質量を持つ証拠です。
  3. 763難易度 ★★☆☆☆

    標準模型に含まれない力はどれか?

    正解:重力
    解説:標準模型は電磁気力・強い核力・弱い核力の3つを統一的に記述していますが、重力は含まれません。重力を量子論的に扱う「量子重力理論」はまだ完成していません。
  4. 764難易度 ★★★☆☆

    超弦理論(スーパーストリング理論)が最も大きな目標とすることはどれか?

    正解:重力を含む4つの基本力を統一すること
    解説:超弦理論は素粒子を点ではなく1次元の弦(ひも)として扱い、重力を含む4つの基本力を統一的に記述することを目指す理論です。数学的には10〜11次元の時空を必要とします。
  5. 765難易度 ★★★★

    タウ(τ)レプトンの質量は電子の約何倍か?

    正解:約3500倍
    解説:タウレプトンの質量は約1777MeV/c²で、電子(約0.511MeV/c²)の約3477倍です。3つの荷電レプトン(電子・ミュオン・タウ)の中で最も重く、多くの崩壊モードを持ちます。
  6. 766難易度 ★★★☆☆

    大統一理論(GUT)が試みることはどれか?

    正解:電磁気力・強い核力・弱い核力を一つの力に統一すること
    解説:大統一理論(Grand Unified Theory)は電磁気力・強い核力・弱い核力の3つを高エネルギースケール(約10¹⁵GeV)で一つの相互作用に統一しようとする理論的枠組みです。重力は含みません。
  7. 767難易度 ★★★★

    チャームクォークの発見につながった「J/ψ粒子」が発見された年はいつか?

    正解:1974年
    解説:J/ψ粒子は1974年にスタンフォード線形加速器センター(SLAC)とブルックヘブン国立研究所で同時に発見されました(「11月革命」)。チャームクォークと反チャームクォークの束縛状態です。
  8. 768難易度 ★★★☆☆

    原子核の結合エネルギーについて正しい説明はどれか?

    正解:核子をばらばらにするために必要なエネルギーで、大きいほど核は安定
    解説:結合エネルギーは原子核を構成核子すべてに分離するために必要なエネルギーです。1核子当たりの結合エネルギーが大きいほど核は安定で、鉄(⁵⁶Fe)付近で最大になります。
  9. 769難易度 ★★☆☆☆

    核分裂連鎖反応が持続するのに必要な最小の質量を何というか?

    正解:臨界質量
    解説:臨界質量(critical mass)は核分裂連鎖反応が自己持続するのに必要な最小の核燃料量です。形状・密度・反射材の有無によって変化し、濃縮ウラン235では約52kgが球形の場合の一例です。
  10. 770難易度 ☆☆☆☆

    太陽の主要なエネルギー源は何か?

    正解:水素の核融合(ppチェーン)
    解説:太陽では中心部の高温高圧下でProton-Proton(pp)チェーンが進行し、4個の陽子が1個のヘリウム4核に融合してエネルギーを放出します。この質量欠損がE=mc²でエネルギーに転換されます。
  11. 771難易度 ★★☆☆☆

    核融合炉ITERが使用する核融合反応の燃料はどれか?

    正解:重水素と三重水素(トリチウム)
    解説:ITER(国際熱核融合実験炉)は重水素(D)と三重水素(T)のDT融合反応を使用します。D+T→⁴He+n+17.6MeVのエネルギーを放出し、原料の重水素は海水から得られます。
  12. 772難易度 ★★☆☆☆

    炭素14(¹⁴C)を使った年代測定で測れる時間の上限はおよそどのくらいか?

    正解:約5万年
    解説:¹⁴Cの半減期は約5730年で、約10回の半減期(約5〜6万年)を超えると残存量が測定限界以下になります。それより古い試料には別の放射性同位体(例:ウラン鉛法)を使います。
  13. 773難易度 ★★★☆☆

    PETスキャンに使用される放射性同位体¹⁸Fの半減期はおよそどのくらいか?

    正解:約110分
    解説:¹⁸F(フッ素18)の半減期は約110分(約1.83時間)です。短い半減期で患者への被曝を抑えつつ、検査に十分な時間を確保できます。FDG(¹⁸F標識グルコース)が最も広く使われます。
  14. 774難易度 ★★☆☆☆

    原子力発電の加圧水型炉(PWR)で減速材と冷却材を兼ねるのは何か?

    正解:軽水(普通の水)
    解説:PWRでは一次冷却水として軽水(H₂O)を高圧下(約155気圧)で使用し、中性子の減速と冷却を同時に行います。沸騰水型炉(BWR)も軽水を使いますが、炉内で沸騰させる点が異なります。
  15. 775難易度 ★★☆☆☆

    高レベル放射性廃棄物の主な処分方法として国際的に検討されているのはどれか?

    正解:地下深部地層処分
    解説:高レベル放射性廃棄物は地下300m以上の安定した地層に埋設する「地層処分」が国際的に主流の方針です。ガラス固化体にして数万〜数十万年にわたり隔離します。
  16. 776難易度 ★★☆☆☆

    核融合エネルギーが核分裂エネルギーより優れているとされる主な理由はどれか?

    正解:燃料が枯渇しない・廃棄物が少ない・暴走リスクが低い
    解説:核融合は海水から得られる重水素を燃料とし、放射性廃棄物が少なく、反応が自然に止まる(プラズマが冷えると自動停止)という安全性の点で核分裂炉より優れるとされます。
  17. 777難易度 ★★☆☆☆

    放射性崩壊のうち、原子番号が1増加し、質量数が変わらない崩壊はどれか?

    正解:ベータ崩壊(β⁻崩壊)
    解説:β⁻崩壊では中性子がn→p+e⁻+反ニュートリノに転換し、原子番号が1増加・質量数は不変です。例えば¹⁴C→¹⁴Nがこれに相当します。
  18. 778難易度 ★★☆☆☆

    パルサーの正体は何か?

    正解:高速回転する中性子星
    解説:パルサーは強い磁場を持ち高速回転する中性子星で、磁極方向にビーム状の電磁波を放射します。地球がそのビームの方向にある場合、灯台のように周期的なパルスとして観測されます。
  19. 779難易度 ★★★☆☆

    マグネター(magnetar)の特徴はどれか?

    正解:超強磁場(10¹³〜10¹⁵ガウス)を持つ中性子星
    解説:マグネターは通常のパルサーより桁違いに強い磁場(10¹³〜10¹⁵ガウス)を持つ中性子星の一種です。磁場エネルギーの解放でX線やソフトガンマ線のフレアを放射します。
  20. 780難易度 ★★☆☆☆

    白色矮星がチャンドラセカール限界を超えると何が起きるか?

    正解:Ia型超新星として爆発する
    解説:チャンドラセカール限界(約1.4太陽質量)を超えた白色矮星は電子の縮退圧に支えきれなくなりIa型超新星爆発を起こします。この爆発は非常に均一な明るさ(標準光源)として宇宙距離測定に使われます。

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