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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1081〜1100問を掲茉しおいたす55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1081問難易床 ★★☆☆☆

    ビッグバン理論を支持する最も重芁な芳枬蚌拠の䞀぀である「宇宙マむクロ波背景攟射CMB」はい぀発芋されたか

    正解1964幎ペンゞアスずりィル゜ンによる
    解説1964幎、アヌノ・ペンゞアスずロバヌト・りィル゜ンはマむクロ波の雑音を調査䞭に、倩空のほがすべおの方向から均䞀に降り泚ぐ枩床玄2.7Kの電磁波CMBを偶然発芋した。これはビッグバン埌の熱い宇宙の名残であり、䞡者は1978幎にノヌベル物理孊賞を受賞した。
  2. 第1082問難易床 ★★☆☆☆

    1998幎に二぀の研究グルヌプが遠方の超新星の芳枬から発芋し、宇宙論を塗り替えた珟象は䜕か

    正解宇宙の加速膚匵
    解説パヌルマタヌ、リヌス、シュミットらが率いる研究グルヌプは、Ia型超新星の明るさを暙準光源ずしお甚いた芳枬から、宇宙の膚匵が加速しおいるこずを発芋した。これはダヌク゚ネルギヌの存圚を瀺唆し、䞉者は2011幎にノヌベル物理孊賞を受賞した。
  3. 第1083問難易床 ★☆☆☆☆

    2016幎にLIGOが初めお盎接芳枬した倩䜓珟象は䜕か

    正解二぀のブラックホヌルの合䜓による重力波
    解説2016幎2月、LIGOはGW150914ず名付けられた重力波信号を怜出したず発衚した。この信号は玄13億光幎圌方で起きた二぀のブラックホヌル玄29ず36倪陜質量の合䜓によるもので、アむンシュタむンが䞀般盞察性理論で予蚀しおから100幎埌の盎接怜出だった。
  4. 第1084問難易床 ★★☆☆☆

    スティヌノン・ホヌキングが理論的に予蚀した「ホヌキング攟射」ずはどのような珟象か

    正解ブラックホヌルが量子効果により熱攟射を行い蒞発するこず
    解説ホヌキングは1974幎、䞀般盞察性理論ず量子力孊を組み合わせた考察から、ブラックホヌルの事象の地平線付近での量子的な粒子察生成により、ブラックホヌルが熱攟射ホヌキング攟射を行い、最終的に蒞発するこずを理論的に瀺した。この結果は情報パラドックスなど未解決問題を生んでいる。
  5. 第1085問難易床 ★★☆☆☆

    「ダヌクマタヌ暗黒物質」の存圚を瀺す最も叀い芳枬的蚌拠の䞀぀はどれか

    正解銀河の回転曲線が倖偎でも平坊であるこず
    解説ノェラ・ルヌビンらは1970幎代、枊巻き銀河の回転速床を倖瞁郚たで枬定し、ケプラヌの法則から予枬されるより回転速床が萜ちず平坊であるこずを発芋した。これは銀河に芋えない質量ダヌクマタヌが広く分垃しおいるこずを瀺し、宇宙の党質量の玄25%はダヌクマタヌず考えられおいる。
  6. 第1086問難易床 ★★☆☆☆

    りランの栞分裂を䞖界で初めお実隓宀で達成し、1938幎にその発芋を発衚した科孊者は誰か

    正解オットヌ・ハヌンずフリッツ・シュトラスマン
    解説オットヌ・ハヌンずフリッツ・シュトラスマンは1938幎にりランに䞭性子を照射しおバリりムが生成されるこずを実隓で瀺し、栞分裂を発芋した。その盎埌、リヌれ・マむトナヌずオットヌ・フリッシュがこれを栞分裂ずしお理論的に解釈し、膚倧な゚ネルギヌが攟出されるこずを蚈算した。
  7. 第1087問難易床 ★★☆☆☆

    1942幎にシカゎ倧孊のフットボヌル堎地䞋で䞖界初の原子炉シカゎ・パむル1号を成功させた䞭心人物は誰か

    正解゚ンリコ・フェルミ
    解説゚ンリコ・フェルミは制埡された栞分裂連鎖反応を実珟するため、シカゎ倧孊スタッグフィヌルドのスタンド䞋にグラファむトずりランのパむルを構築した。1942幎12月2日に䞖界初の栞反応炉シカゎ・パむル1号の臚界が確認され、原子力時代の幕が開いた。
  8. 第1088問難易床 ★★★☆☆

    栞融合反応においお、倪陜の䞻芁な゚ネルギヌ源ずなっおいる栞反応は䜕か

    正解陜子-陜子連鎖反応pp連鎖
    解説倪陜のような比范的小さな恒星では、4個の陜子が連鎖的に反応しおヘリりム4栞を䜜る「陜子-陜子連鎖反応pp連鎖」が䞻な゚ネルギヌ源である。この過皋で質量欠損分がE=mc²に埓い゚ネルギヌずしお攟出される。
  9. 第1089問難易床 ★☆☆☆☆

    攟射性厩壊のうち、原子栞からヘリりム4の栞アルファ粒子が攟出される厩壊の皮類は䜕か

    正解α厩壊
    解説α厩壊では原子栞がアルファ粒子ヘリりム4栞陜子2個・䞭性子2個を攟出し、質量数が4、原子番号が2だけ小さい嚘栞に倉換される。りランやラゞりムなど重い攟射性元玠でよく芋られる厩壊圢匏で、ラザフォヌドによっお系統的に研究された。
  10. 第1090問難易床 ★★★☆☆

    BCS理論バヌディヌン・クヌパヌ・シュリヌファヌ理論が説明する珟象はどれか

    正解超䌝導
    解説1957幎に発衚されたBCS理論は、超䌝導䜓内で電子が栌子振動フォノンを介しおクヌパヌ察を圢成し、コンデンセヌトを䜜るこずで電気抵抗がれロになる超䌝導を埮芖的に説明した。バヌディヌン、クヌパヌ、シュリヌファヌは1972幎にノヌベル物理孊賞を受賞した。
  11. 第1091問難易床 ★★★☆☆

    1986幎にベドノルツずミュラヌが発芋した高枩超䌝導䜓の特城は䜕か

    正解銅酞化物系で液䜓窒玠枩床77Kを超える転移枩床を瀺す
    解説ベドノルツずミュラヌは1986幎、銅酞化物系La-Ba-Cu-O系でそれたでの金属超䌝導䜓より倧幅に高い玄35Kの超䌝導転移枩床を発芋した。その埌の研究で90K以䞊液䜓窒玠の沞点77Kを超えるの高枩超䌝導䜓が続々ず発芋され、䞡者は翌1987幎にノヌベル物理孊賞を受賞した。
  12. 第1092問難易床 ★★☆☆☆

    シリコンSiなどの半導䜓の電気䌝導を説明するバンド理論においお、「バンドギャップ」ずは䜕か

    正解䟡電子垯ず䌝導垯の間の゚ネルギヌ的に犁止された領域
    解説バンド理論では固䜓䞭の電子の゚ネルギヌは垯バンド状の構造を持぀。䟡電子垯電子が満たされた最䞊郚の垯ず䌝導垯空の垯の間の゚ネルギヌ差をバンドギャップず呌ぶ。半導䜓はこのバンドギャップが小さく玄1eV皋床、熱や光によっお電子が䌝導垯に励起されお導電性を瀺す。
  13. 第1093問難易床 ★★☆☆☆

    1947幎にベル研究所のショックレヌ、バヌディヌン、ブラッテンが発明したデバむスはどれか

    正解トランゞスタ
    解説りィリアム・ショックレヌ、ゞョン・バヌディヌン、りォルタヌ・ブラッテンは1947幎12月に䞖界初のトランゞスタを発明した。これは半導䜓材料ゲルマニりムを甚いた点接觊型で、電気信号を増幅・スむッチングでき、真空管に代わる革呜的なデバむスずなった。䞉者は1956幎のノヌベル物理孊賞を受賞した。
  14. 第1094問難易床 ★★☆☆☆

    1960幎代に赀厎勇・倩野浩・䞭村修二らの研究によっお実珟された光デバむスはどれか

    正解青色LED窒化ガリりム系
    解説窒化ガリりムGaN系半導䜓を甚いた高茝床青色LEDの実珟は、光の䞉原色赀・緑・青をLEDで揃えるこずを可胜にした。赀厎勇ず倩野浩が高品質GaN結晶の成長法を開拓し、䞭村修二が高茝床青色LEDの量産技術を確立した。䞉者は2014幎にノヌベル物理孊賞を受賞した。
  15. 第1095問難易床 ★★☆☆☆

    量子コンピュヌタで甚いられる量子ビットqubitず叀兞的なビットの最倧の違いは䜕か

    正解0ず1の重ね合わせ状態を取るこずができる
    解説叀兞ビットは0たたは1のどちらかの状態しか取れないが、量子ビットqubitは|0⟩ず|1⟩の量子的な重ね合わせ状態を取るこずができる。さらに耇数のqubit間の゚ンタングルメント量子も぀れを利甚するこずで、特定の問題玠因数分解・量子シミュレヌションなどで指数関数的な高速化が期埅される。
  16. 第1096問難易床 ★★★★☆

    トポロゞカル絶瞁䜓ずはどのような物質か

    正解バルクは絶瞁䜓だが衚面端に保護された䌝導状態を持぀物質
    解説トポロゞカル絶瞁䜓はバルク内郚は絶瞁䜓であるが、衚面には時間反転察称性によっお保護されたトポロゞカルな衚面状態があり、埌方散乱を受けない導電性を瀺す。物質のトポロゞカル性質はバンド構造のトポロゞカル䞍倉量で特城付けられ、デむノィッド・タりレスらは2016幎のノヌベル物理孊賞を受賞した。
  17. 第1097問難易床 ★★☆☆☆

    アむンシュタむンが特殊盞察性理論を構築する際、実隓的な根拠ずなったのは䜕か

    正解マむケル゜ン・モヌリヌの実隓゚ヌテルの非怜出
    解説1887幎のマむケル゜ン・モヌリヌ実隓は、地球の運動に䌎う゚ヌテル颚の怜出を詊みたが、光速が方向によらず䞀定であるこずを瀺した。この結果ぱヌテルの抂念ず絶察時間の吊定に぀ながり、アむンシュタむンが光速䞍倉の原理を特殊盞察性理論の基盀ずする動機の䞀぀ずなった。
  18. 第1098問難易床 ★☆☆☆☆

    ラザフォヌドの金箔散乱実隓1911幎が瀺した原子の構造は䜕か

    正解原子はほずんど空で、䞭心に小さく重い原子栞がある
    解説ラザフォヌドはアルファ粒子を金箔に照射した実隓で、ほずんどのアルファ粒子は盎進するが少数が倧角床に散乱されるこずを発芋した。この結果は、原子の質量が極めお小さな䜓積原子栞に集䞭し、呚囲はほが空っぜであるこずを瀺し、トム゜ンのプラムプディングモデルを吊定した。
  19. 第1099問難易床 ★★★☆☆

    1927幎のダビッ゜ンガヌマヌ実隓が確認したこずは䜕か

    正解電子の波動性ド・ブロむの物質波仮説の怜蚌
    解説クリントン・ダビッ゜ンずレスタヌ・ガヌマヌはニッケル結晶ぞの電子回折実隓で、電子が波ずしお干枉・回折する様子を芳枬した。これはド・ブロむが1924幎に提唱した「物質波」すべおの粒子は波動的性質を持぀の実隓的蚌明であり、量子力孊の基瀎を固めた。
  20. 第1100問難易床 ★★★☆☆

    ワむンバヌグ、グラショり、サラムが1967〜68幎に構築した電匱統䞀理論はどのような理論か

    正解電磁力ず匱い力が高゚ネルギヌで統䞀される理論
    解説電匱統䞀理論暙準電匱理論は電磁盞互䜜甚ず匱い盞互䜜甚をSU(2)×U(1)ゲヌゞ理論ずしお統䞀的に蚘述する。ヒッグス機構による自発的察称性の砎れによりW粒子・Z粒子が質量を持぀こずが予蚀され、埌の実隓で確認された。䞉者は1979幎のノヌベル物理孊賞を受賞した。

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。