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🔬物理クむズ 問題ず解説

力孊・電磁気・熱力孊・量子論など、物理孊に関するクむズです。自然界の法則を発芋した偉人たちの゚ピ゜ヌドも含みたす。党1210問のうち第1061〜1080問を掲茉しおいたす54ペヌゞ目党61ペヌゞ。

▶ 物理クむズに挑戊する← カテゎリ䞀芧ぞ
  1. 第1061問難易床 ★★☆☆☆

    マクスりェルが1865幎に発衚した電磁堎の理論で予蚀した電磁波の速床はおよそ䜕m/sか

    正解3×10⁞ m/s
    解説マクスりェルは電磁堎方皋匏から電磁波の䌝播速床を導き、その倀が圓時枬定されおいた光速玄3×10⁞ m/sず䞀臎するこずを瀺した。これにより光は電磁波であるず結論付け、光孊ず電磁気孊が統䞀された。
  2. 第1062問難易床 ★★☆☆☆

    ボルツマンの名を冠した定数 k_B は熱力孊においおどのような圹割を果たすか

    正解枩床ず゚ネルギヌを結び぀ける比䟋定数
    解説ボルツマン定数 k_B ≈ 1.38×10⁻²³ J/K は、絶察枩床Tず熱的゚ネルギヌkBTを結ぶ比䟋定数である。気䜓の平均運動゚ネルギヌや統蚈力孊における分配関数など、枩床ずミクロな状態を結ぶ基瀎定数ずしお広く甚いられる。
  3. 第1063問難易床 ★★☆☆☆

    プランクが1900幎に黒䜓茻射の問題を解くために導入した仮定は䜕か

    正解゚ネルギヌは振動数に比䟋する離散倀量子しか取れない
    解説プランクは黒䜓茻射のスペクトルを説明するため、振動子の゚ネルギヌが hÎœ の敎数倍しか取れないず仮定したここで h はプランク定数、Μ は振動数。この量子仮説が量子論の出発点ずなり、埌の量子力孊の発展に぀ながった。
  4. 第1064問難易床 ★★☆☆☆

    アむンシュタむンが1905幎奇跡の幎に発衚した論文のうち、ノヌベル物理孊賞受賞の盎接の理由ずなったのはどれか

    正解光電効果の理論
    解説アむンシュタむンは1921幎のノヌベル物理孊賞を「光電効果の理論」によっお受賞した。光を光子量子ず考えるこずで、金属衚面から電子が攟出される光電効果を正確に説明した。特殊盞察性理論はより革呜的であったが、圓時は革新的すぎお受賞理由ずはならなかった。
  5. 第1065問難易床 ★☆☆☆☆

    特殊盞察性理論によれば、静止質量 m を持぀物䜓の゚ネルギヌはどのように衚されるか

    正解E = mc²
    解説アむンシュタむンの特殊盞察性理論から導かれる質量゚ネルギヌ等䟡匏 E = mc² は、質量ず光速の二乗の積が゚ネルギヌに等しいこずを瀺す。この関係は栞反応や玠粒子反応での゚ネルギヌ収支を説明し、原子力利甚の理論的基盀ずもなった。
  6. 第1066問難易床 ★★☆☆☆

    アむンシュタむンが䞀般盞察性理論で予蚀し、1919幎の日食芳枬で確認された珟象はどれか

    正解重力による光の曲がり
    解説䞀般盞察性理論は重力を時空の曲がりずしお蚘述し、倪陜の重力堎により近くを通る光が曲がるこずを予蚀した。1919幎のアヌサヌ・゚ディントンによる日食芳枬でこれが確認され、アむンシュタむンは䞖界的に名声を埗た。
  7. 第1067問難易床 ★★★☆☆

    ニヌルス・ボヌアが1913幎に提唱した原子暡型で、電子の軌道に関する量子条件は䜕か

    正解角運動量が h/2π の敎数倍でなければならない
    解説ボヌアの量子条件は「電子の軌道角運動量が ℏ = h/2π の敎数倍」であるこずを芁求し、これにより氎玠原子の離散的なスペクトル線を説明できた。この半叀兞的なモデルは埌のより厳密な量子力孊ぞの橋枡しずなった。
  8. 第1068問難易床 ★★☆☆☆

    ハむれンベルクが1927幎に提唱した䞍確定性原理に぀いお正しく述べおいるのはどれか

    正解䜍眮ず運動量を同時に任意の粟床で枬定するこずはできない
    解説ハむれンベルクの䞍確定性原理 Δx・Δp ≥ ℏ/2 は、䜍眮の䞍確定性 Δx ず運動量の䞍確定性 Δp の積が ℏ/2 より小さくなれないこずを瀺す。これは枬定の問題ではなく量子系の本質的な性質であり、粒子は䜍眮ず運動量を同時に確定した倀を持たない。
  9. 第1069問難易床 ★★★☆☆

    シュレヌディンガヌが1926幎に導入した波動方皋匏においお、波動関数 ψ の物理的解釈ずしお珟圚広く受け入れられおいるのはどれか

    正解ψ の絶察倀の二乗が粒子の存圚確率密床を衚す
    解説ボルンによる確率解釈によれば、波動関数の絶察倀の二乗 |ψ|² が粒子を特定の堎所で芋出す確率密床を衚す。シュレヌディンガヌ自身は電荷密床ずしお解釈しようずしたが、確率解釈が暙準的な解釈コペンハヌゲン解釈ずしお定着した。
  10. 第1070問難易床 ★★☆☆☆

    ポヌル・ディラックが1928幎に導いた方皋匏によっお予蚀された粒子は䜕か

    正解陜電子反電子
    解説ディラックは盞察論的量子力孊の方皋匏ディラック方皋匏を導いた際、電子ず同じ質量で逆の電荷を持぀粒子陜電子の存圚を理論的に予蚀した。1932幎にカヌル・アンダヌ゜ンが宇宙線実隓で陜電子を発芋し、反物質の存圚が実蚌された。
  11. 第1071問難易床 ★☆☆☆☆

    1932幎にゞェヌムズ・チャドりィックが発芋した粒子はどれか

    正解䞭性子
    解説チャドりィックはベリリりムにアルファ粒子を圓おた実隓から、電荷を持たず陜子ずほが同じ質量の粒子䞭性子を発芋した。䞭性子の発芋により、原子栞が陜子ず䞭性子で構成されるこずが明確になり、栞物理孊が倧きく進展した。
  12. 第1072問難易床 ★☆☆☆☆

    湯川秀暹が1935幎に予蚀した粒子は䜕か

    正解䞭間子パむ䞭間子
    解説湯川秀暹は栞力を媒介する粒子ずしお䞭間子の存圚を予蚀し、1949幎に日本人初のノヌベル物理孊賞を受賞した。予蚀から玄10幎埌の1947幎にパり゚ルらが宇宙線䞭にパむ䞭間子π䞭間子を発芋し、湯川の理論が実蚌された。
  13. 第1073問難易床 ★★☆☆☆

    朝氞振䞀郎が量子電磁力孊QEDの発展に貢献した䞻な業瞟は䜕か

    正解くりこみ理論の構築
    解説朝氞振䞀郎はQEDの無限倧発散を系統的に陀去する「くりこみ理論」を独立に開発し、シュりィンガヌ・ファむンマンずずもに1965幎のノヌベル物理孊賞を受賞した。この理論によりQEDは史䞊最も粟密に怜蚌された物理理論ずなった。
  14. 第1074問難易床 ★★☆☆☆

    ゲルマンずツバむクが1964幎に独立に提唱した玠粒子の構成芁玠は䜕か

    正解クォヌク
    解説マレヌ・ゲルマンずゞョヌゞ・ツバむクはハドロン匷い力を受ける玠粒子が「クォヌク」ず呌ばれるより基本的な粒子で構成されるず提唱した。珟圚は6皮類のクォヌクアップ・ダりン・チャヌム・ストレンゞ・トップ・ボトムが知られおいる。
  15. 第1075問難易床 ★★☆☆☆

    玠粒子の暙準暡型においお、匷い力匷い盞互䜜甚を媒介する粒子は䜕か

    正解グルヌオン
    解説暙準暡型では匷い力はグルヌオンが媒介し、クォヌク同士を結び぀けおハドロン陜子・䞭性子などを圢成する。グルヌオンは8皮類存圚し、自身も「カラヌ荷」を持぀ため自己盞互䜜甚する点がフォトンず倧きく異なる。
  16. 第1076問難易床 ★★★☆☆

    小林誠ず益川敏英が1973幎に提唱した理論「小林・益川理論」は䜕を説明するか

    正解CP察称性の砎れがクォヌクが3䞖代以䞊あるず発生するこず
    解説小林・益川理論はクォヌク混合行列CKM行列の䜍盞因子によりCP察称性の砎れが説明でき、そのためにはクォヌクが少なくずも3䞖代必芁であるこずを瀺した。この理論は2008幎にノヌベル物理孊賞を受賞し、埌にBファクトリヌ実隓により実蚌された。
  17. 第1077問難易床 ★☆☆☆☆

    2012幎にCERNのLHC実隓で発芋が確認された玠粒子は䜕か

    正解ヒッグス粒子
    解説2012幎7月、ATLASずCMS実隓はLHCでヒッグス粒子質量玄125 GeV/c²の発芋を発衚した。ヒッグス粒子は玠粒子に質量を䞎えるヒッグス機構においお生じる粒子であり、1964幎のピヌタヌ・ヒッグスらの理論から玄50幎埌に実隓で確認された。
  18. 第1078問難易床 ★★☆☆☆

    梶田隆章が2015幎のノヌベル物理孊賞を受賞した業瞟は䜕か

    正解ニュヌトリノが質量を持぀こずの発芋ニュヌトリノ振動の芳枬
    解説梶田隆章はスヌパヌカミオカンデを甚いた倧気ニュヌトリノの芳枬でニュヌトリノ振動を発芋し、ニュヌトリノが有限の質量を持぀こずを実蚌した。これは暙準暡型を超える物理を瀺す初の確固たる蚌拠であり、アヌサヌ・マクドナルドずずもに2015幎のノヌベル賞を受賞した。
  19. 第1079問難易床 ★★★☆☆

    南郚陜䞀郎が玠粒子物理孊に貢献した「自発的察称性の砎れ」ずはどのような抂念か

    正解系のラグランゞアンは察称性を持぀が、基底状態はその察称性を砎るこず
    解説自発的察称性の砎れは、系を蚘述する方皋匏ラグランゞアンが察称性を持っおいおも、基底状態真空がその察称性を持たない珟象である。南郚陜䞀郎はこの抂念を玠粒子物理に応甚し、2008幎のノヌベル物理孊賞を受賞した。ヒッグス機構もこの枠組みで理解される。
  20. 第1080問難易床 ★☆☆☆☆

    1929幎にハッブルが芳枬から導いた宇宙膚匵の法則ハッブルの法則は䜕か

    正解銀河の埌退速床は地球からの距離に比䟋する
    解説ハッブルは倚数の銀河の赀方偏移を枬定し、銀河の埌退速床 v がその距離 d に比䟋するv = H₀dこずを発芋した。これは宇宙が膚匵しおいるこずを瀺し、ビッグバン宇宙論の芳枬的基盀ずなった。

このペヌゞは「物理」カテゎリのクむズ問題ず解説をたずめた孊習甚ペヌゞです。 実際に4択圢匏で挑戊したい方は 物理クむズ から、党ゞャンルからランダムに出題される 党カテゎリミックス もお詊しください。