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26 関係: 励起子、原子、原子核物理学、半導体、反中性子、反物質、反陽子、中間子、中性子、ミューオニウム、ミュー粒子、ミュオニック原子、ポジトロニウム、プロトニウム、パイ中間子、パイオニウム、ストレンジクォーク、絶縁体、電子、電荷、陽子、陽電子、K中間子、K中間子水素、正孔、有機化合物。
励起子
励起子（れいきし、exciton）とは、半導体又は絶縁体中で電子と正孔の対がクーロン力によって束縛状態となったもの。エキシトンとも呼ばれる。.
原子
原子（げんし、άτομο、atom）という言葉には以下の3つの異なった意味がある。.
原子核物理学
原子核物理学（げんしかくぶつりがく、英語：nuclear physics、単に核物理とも言う）：強い相互作用に従う粒子の多体問題を研究する学問領域。主に原子核の核構造、核反応（核分裂反応、核融合反応）などを扱う分野のこと。また、核物質・ハドロン物質の性質を調べるハドロン物理学も、この分野の一部である。 構成要素が2種類（注・ハイパー核はさらに数種類の構成要素が加わる）であるにもかかわらず、陽子・中性子それぞれの数や励起のさせ方により、様々な構造を取るのが特徴である。核子の主要な相互作用である「強い相互作用」が未だ完全に解明されていないこと、物性理論のように構成粒子が無限であるという近似が許されないこと、表面の効果が重要であること等により、発見から1世紀近く経つにもかかわらず、未知の部分が残されており、理論実験ともに盛んに研究が行われている。.
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半導体
半導体（はんどうたい、semiconductor）とは、電気伝導性の良い金属などの導体（良導体）と電気抵抗率の大きい絶縁体の中間的な抵抗率をもつ物質を言う（抵抗率だけで半導体を論じるとそれは抵抗器と同じ特性しか持ち合わせない）。代表的なものとしては元素半導体のケイ素（Si）などがある。 電子工学で使用されるICのような半導体素子はこの半導体の性質を利用している。 良導体（通常の金属）、半導体、絶縁体におけるバンドギャップ（禁制帯幅）の模式図。ある種の半導体では比較的容易に電子が伝導帯へと遷移することで電気伝導性を持つ伝導電子が生じる。金属ではエネルギーバンド内に空き準位があり、価電子がすぐ上の空き準位に移って伝導電子となるため、常に電気伝導性を示す。.
反中性子
反中性子（Antineutron）は中性子の反粒子である。いくつかのパラメータで中性子とは反数の値を取る。質量は中性子と同じであり、電荷も中性子と同じゼロであるが、バリオン数は中性子の+1に対して-1を取る。これは、中性子がクォークから出来ているのに対して、反中性子は反クォークから出来ているためである。特に、反中性子は1つの反アップクォークと2つの反ダウンクォークから構成される。 反中性子は電気的に中性のため、直接観測することは容易ではない。その代わり、対消滅による生成物が観測される。理論的には、束縛されていない反中性子は中性子のベータ崩壊に対応する過程で、反陽子と陽電子、ニュートリノに崩壊する。理論的には、バリオン価の保存の破れを許容する未知の物理過程があるとすれば、中性子-反中性子振動が存在する可能性が指摘されている。 反中性子は、反陽子が発見された翌年の1956年に、ローレンス・バークレー国立研究所のベバトロンを用いた陽子-陽子衝突の実験を行っていた際に、ブルース・コークによって発見された。.
反物質
反物質（はんぶっしつ、）は、ある物質と比して質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子（陽電子）はプラスの電荷を持つ。中性子と反中性子は電荷を持たないが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されている。.
反陽子
反陽子（はんようし）とは、陽子（プロトン）と質量とスピンが全く同じで、逆の電荷、すなわち−1の電荷を持つ反粒子である。 反陽子は1955年にセグレとチェンバレンによってカリフォルニア大学バークレー校の加速器ベバトロンを使った実験で最初に発見された。.
中間子
中間子 (英:meson) とは、一つのクォークと一つの反クォークから構成される亜原子粒子である。素粒子物理学の標準模型では、ハドロンの一種である。別称としてメゾンまたはメソンが、旧称としてメソトロン、メゾトロンまたは湯川粒子がある。.
中性子
中性子（ちゅうせいし、neutron）とは、原子核を構成する粒子のうち、無電荷の粒子の事で、バリオンの1種である。原子核反応式などにおいては記号 n で表される。質量数は原子質量単位で約 、平均寿命は約15分でβ崩壊を起こし陽子となる。原子核は、陽子と中性子と言う2種類の粒子によって構成されている為、この2つを総称して核子と呼ぶ陽子1個で出来ている 1H と陽子3個で出来ている 3Li の2つを例外として、2015年現在の時点で発見報告のある原子の内、最も重い 294Og までの全ての"既知の"原子核は陽子と中性子の2種類の核子から構成されている。。.
ミューオニウム
ミューオニウム (muonium) とは、通常、正の電荷を持ったミュオン (μ+) と電子 (e&minus) の束縛状態（水素原子中の陽子を正ミュオンで置き換えたものに相当）を指し、ミュオニウムとも呼ばれる。これに対し、負ミュオン (μ&minus) が他の原子核に束縛された状態をミュオニック原子と呼んで区別する。なお、ミュオニウムの構成粒子の電荷を入れ替えたもの（負ミュオンと陽電子の束縛状態）は反ミュオニウムと呼ばれる。類似の状態として電子と陽電子の束縛状態であるポジトロニウム (e+-e&minus) があり、ミュオニウムの名称はこれからつけられたが、××ニウムという呼称は同種の粒子と反粒子からなる束縛状態につけられるべきもので、ミュオニウムも本来なら正負ミュオンの束縛状態 (μ+-μ&minus) を表す呼称のはずであったが、歴史的にミュオンと電子の束縛状態をこのように呼び習わして今日に至っている（水素原子の別称がプロチウムであるように、本来ならミュイウムとすべきものである）。.
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ミュー粒子
ミュー粒子 (muon, μ) とは、素粒子標準模型における第二世代の荷電レプトンである。英語名でミューオン（時にはミュオン）と表記することもある。.
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ミュオニック原子
ミュオニック原子（ミュオニックげんし）とは、負の電荷を持ったミュオン (μ&minus) が原子核に束縛された状態を指す。.
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ポジトロニウム
ポジトロニウム (positronium) とは、電子と陽電子が電気的に束縛され対になった、一種の原子（エキゾチック原子）である。元素記号としてPsと記される。古典力学的な原子模型でいうと、電子と陽電子が共通重心を中心としてお互いを回っているということになる。物質中に陽電子を照射した場合、物質中の電子と陽電子は通常、対消滅してγ線を放出するが、絶縁体中ではかなりの割合で準安定状態としてポジトロニウムを形成する。.
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プロトニウム
プロトニウム(Protonium)は、陽子と反陽子がお互いの周りを回る異種原子である。プロトニウムは、電気的に中性なボース粒子で、バリオン数は0である。 プロトニウムを生成する2つの方法が知られている。1つは、激しい粒子の衝突を利用するもので、もう1つは、陽子と反陽子を磁場をかけた容器に閉じ込める方法である。後者の方法は、2002年に欧州原子核研究機構で、Evandro Lodi RizziniらのグループによってATHENA実験の中で初めて行われたが、実験中にプロトニウムが生成していることが確認されたのは2006年になってからだった。 高エネルギーでの陽子と反陽子の反応によって、多くの粒子が生成される。実際に、このような反応は、フェルミ国立加速器研究所のテバトロン等の衝突型加速器の原理である。LEARを用いたプロトニウムの研究では、反陽子をヘリウム等の原子核に衝突させる実験が行われたが、10eVから1keVの極低エネルギーでの衝突でプロトニウムが生成した。 予定される実験では、低エネルギー反陽子ビームの供給源としてトラップを用い、このビームを水素原子に衝突させて陽子-反陽子の結合を励起させ、励起状態のプロトニウムを生成する。非結合粒子は、磁場中で進路を曲げることによって除去される。プロトニウムは電荷がないので、磁場の中ではまっすぐ進む。もし生成していれば、このプロトニウムが高真空中を進み、陽子と反陽子の対消滅によって崩壊すると考えられる。この崩壊産物が、プロトニウム生成の証拠となる。 プロトニウムについての理論的研究は、主に非相対論的量子力学を用いて行われている。これらの研究は、状態ごとの結合エネルギーや寿命を予測する。寿命については、論争はあるものの、0.1μ秒から10μ秒とされている。電子と陽子のクーロン力が独占的な水素原子と異なり、プロトニウムを構成する力は、主に強い相互作用である。また、中間子の多粒子相互作用も重要であると考えられている。そのため、プロトニウムの生成と研究は、核力の理解のためにも重要である。.
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パイ中間子
パイ中間子（パイちゅうかんし、π–meson）は、核子を相互につなぎ原子核を安定化する引力（強い相互作用）を媒介するボソンの一種である。パイ粒子、パイオン（Pion）とも呼ぶ。 当時大阪大学の講師であった湯川秀樹が、その存在を中間子論で予言した。ミュー粒子が1936年に初めて発見された当時、ミュー粒子はこの役割を担う粒子であるとされたが後に強い相互作用を行わないことが判明し、1947年に荷電パイ中間子、1950年に中性パイ中間子が発見され、これらが湯川秀樹の予言した粒子であることが明らかとなった。 その線量分布の特性から負電荷のパイオンはスイスやカナダ・アメリカでがん治療に用いられた。.
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パイオニウム
パイオニウム（）は、正負の電荷を持つパイ中間子2個がクーロン力によって束縛されたエキゾチック原子である。実験的には、加速器で加速した陽子を標的となる原子核に衝突させて作られる。 平均寿命は3×10-15秒程度で、大部分は強い相互作用によって2個の中性パイ中間子π0に崩壊し、0.4%程度の低確率で2個の光子に崩壊する。 現在、欧州原子核研究機構 (CERN) におけるDIRAC実験では、パイオニウムの平均寿命を調べる研究が行われている。この実験では、2008年に11%、2011年に9%程度 の標準誤差でパイオニウムの平均寿命が報告されている。 2005年にCERNで行われた NA48/2実験では、荷電K中間子の崩壊過程においてパイオニウムが生成する証拠が得られ、終状態として3個のパイ中間子が得られる反応（K±→π±π0π0）について調べられた 。.
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ストレンジクォーク
トレンジクォーク（strange quark、記号:s）は、物質を構成する主要な素粒子の一つで、第二世代のクォークである。.
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絶縁体
絶縁体（ぜつえんたい、insulator）は、電気あるいは熱を通しにくい性質を持つ物質の総称である。.
電子
電子（でんし、）とは、宇宙を構成するレプトンに分類される素粒子である。素粒子標準模型では、第一世代の荷電レプトンに位置付けられる。電子は電荷−1、スピンのフェルミ粒子である。記号は e で表される。また、ワインバーグ＝サラム理論において弱アイソスピンは−、弱超電荷は−である。.
電荷
電荷（でんか、electric charge）は、素粒子が持つ性質の一つである。電気量とも呼ぶ。電荷の量を電荷量という。電荷量のことを単に電荷と呼んだり、電荷を持つ粒子のことを電荷と呼んだりすることもある。.
陽子
陽子（ようし、（））とは、原子核を構成する粒子のうち、正の電荷をもつ粒子である。英語名のままプロトンと呼ばれることも多い。陽子は電荷+1、スピン1/2のフェルミ粒子である。記号 p で表される。 陽子とともに中性子によって原子核は構成され、これらは核子と総称される。水素（軽水素、H）の原子核は、1個の陽子のみから構成される。電子が離れてイオン化した水素イオン（H）は陽子そのものであるため、化学の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。 原子核物理学、素粒子物理学において、陽子はクォークが結びついた複合粒子であるハドロンに分類され、2個のアップクォークと1個のダウンクォークで構成されるバリオンである。ハドロンを分類するフレーバーは、バリオン数が1、ストレンジネスは0であり、アイソスピンは1/2、超電荷は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。.
陽電子
陽電子（ようでんし、ポジトロン、英語：positron）は、電子の反粒子。絶対量が電子と等しいプラスの電荷を持ち、その他の電子と等しいあらゆる特徴（質量やスピン角運動量 (1/2)）を持つ。.
K中間子
K中間子（ケーちゅうかんし、、ケーオン）は、1947年にジョージ・ロチェスターとクリフォード・バトラーにより宇宙線の中から発見された中間子の一つ。霧箱の中でV字の飛跡を残す「奇妙な粒子」として発見された。1964年には中性K中間子の崩壊過程でCP対称性の破れが初めて観測され、この業績でジェイムズ・クローニンとヴァル・フィッチは1980年のノーベル物理学賞を受賞した。.
K中間子水素
K中間子水素（Kちゅうかんしすいそ、）は、負の電荷を持ったK中間子と陽子が束縛されたエキゾチック原子である。 水素原子の電子と陽子は、電磁相互作用（クーロン力）のみで束縛されている。一方、K中間子と陽子の束縛状態の場合、2つの粒子はハドロンであるから、クーロン力による引力だけでなく、強い相互作用の影響も受けることになる。このため、K中間子水素に関する実験は強い相互作用の性質を知るために重要である。 実験において、K中間子水素は粒子加速器によって生成したK中間子を水素標的中で静止させることで作られる。生成したK中間子水素は励起状態であり、これが脱励起して基底状態へ落ちる際に放出されるX線を観測することで、強い相互作用の影響によるエネルギー準位のずれやその崩壊幅を測定することができる。K中間子水素は非常に短い寿命の準安定状態であり、寿命に対応する崩壊幅は、およそ500eVである。 K中間子水素の研究と関連して、K中間子重水素やK中間子ヘリウムなどのK中間子原子核の研究も注目されている。.
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正孔
正孔（せいこう）は、ホール（Electron hole または単にhole）ともいい、物性物理学の用語。半導体（または絶縁体）において、（本来は電子で満たされているべき）価電子帯の電子が不足した状態を表す。たとえば光や熱などで価電子が伝導帯側に遷移することによって、価電子帯の電子が不足した状態ができる。この電子の不足によってできた孔（相対的に正の電荷を持っているように見える）が正孔（ホール）である。 半導体結晶中においては、周囲の価電子が次々と正孔に落ち込み別の場所に新たな正孔が生じる、という過程を順次繰り返すことで結晶内を動き回ることができ、あたかも「正の電荷をもった電子」のように振舞うとともに電気伝導性に寄与する。なお、周囲の価電子ではなく、伝導電子（自由電子）が正孔に落ち込む場合には、伝導電子と価電子の間のエネルギー準位の差に相当するエネルギーを熱や光として放出し、電流の担体（通常キャリアと呼ぶ）としての存在は消滅する。このことをキャリアの再結合と呼ぶ。 正孔は、伝導電子と同様に、電荷担体として振舞うことができる。正孔による電気伝導性をp型という。半導体にアクセプターをドーピングすると、価電子が熱エネルギーによってアクセプタ準位に遷移し、正孔の濃度が大きくなる。また伝導電子の濃度に対して正孔の濃度が優越する半導体をp型半導体と呼ぶ。 一般に正孔のドリフト移動度（あるいは単に移動度）は自由電子のそれより小さく、シリコン結晶中では電子のおよそ1/3になる。なお、これによって決まるドリフト速度は個々の電子や正孔の持つ速度ではなく、平均の速度であることに注意が必要である。 価電子帯の頂上ではE-k空間上で形状の異なる複数のバンドが縮退しており、それに対応して正孔のバンドも有効質量の異なる重い正孔(heavy hole)と軽い正孔(light hole)のバンドに分かれる。またシリコンなどスピン軌道相互作用が小さい元素においてはスピン軌道スプリットオフバンド（スピン分裂バンド）もエネルギー的に近く（Δ.
有機化合物
有機化合物（ゆうきかごうぶつ、organic compound）は、炭素を含む化合物の大部分をさす『岩波 理化学辞典』岩波書店。炭素原子が共有結合で結びついた骨格を持ち、分子間力によって集まることで液体や固体となっているため、沸点・融点が低いものが多い。 下記の歴史的背景から、炭素を含む化合物であっても、一酸化炭素、二酸化炭素、炭酸塩、青酸、シアン酸塩、チオシアン酸塩等の単純なものは例外的に無機化合物と分類し、有機化合物には含めない。例外は慣習的に決められたものであり『デジタル大辞泉』には、「炭素を含む化合物の総称。ただし、二酸化炭素・炭酸塩などの簡単な炭素化合物は習慣で無機化合物として扱うため含めない。」と書かれている。、現代では単なる「便宜上の区分」である。有機物質（ゆうきぶっしつ、organic substance『新英和大辞典』研究社）あるいは有機物（ゆうきぶつ、organic matter『新英和大辞典』研究社）とも呼ばれるあくまで別の単語であり、同一の概念ではない。。.
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