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量子論

索引 量子論

量子論(りょうしろん)とは、ある物理量が任意の値を取ることができず、特定の離散的な値しかとることができない、すなわち量子化を受けるような全ての現象と効果を扱う学問である。粒子と波動の二重性、物理的過程の不確定性、観測による不可避な擾乱も特徴である。量子論は、マックス・プランクのまで遡る全ての理論、、概念を包括する。量子仮説は1900年に、例えば光や物質構造に対する古典物理学的説明が限界に来ていたために産まれた。 量子論は、相対性理論と共に現代物理学の基礎的な二つの柱である。量子物理学と古典物理学との間の違いは、微視的な(例えば、原子や分子の構造)もしくは、特に「純粋な」系(例えば、超伝導やレーザー光)において特に顕著である。しかし、様々な物質の化学的および物理的性質(色、磁性、電気伝導性など)のように日常的な事も、量子論によってしか説明ができない。 量子論には、量子力学と量子場理論と呼ばれる二つの理論物理学上の領域が含まれる。量子力学はの場の影響下での振る舞いを記述する。量子場理論は場も量子的対象として扱う。これら二つの理論の予測は、実験結果と驚くべき精度で一致する。唯一の欠点は、現状の知識状態では一般相対性理論と整合させることができないという点にある。.

194 関係: 原子原子軌道原子核半導体古典物理学古典電磁気学場の量子論定常波実数不確定性原理万物の理論一般相対性理論干渉 (物理学)二重スリット実験弦理論弱い相互作用強い相互作用強磁性弾道マレー・ゲルマンマックス・ボルンマックス・プランクマイクロプロセッサマイクロエレクトロニクスネイサン・ローゼンハインリッヒ・ローラーポール・ラウターバーポール・ディラックモノグラフヨハネス・リュードベリリチャード・P・ファインマンループ量子重力理論ルイ・ド・ブロイレーザーレオン・クーパーロバート・ウィリアム・ウッドロベルト・ブンゼンヴィクター・ワイスコフヴェルナー・ハイゼンベルクヴォルフガング・パウリヴォルフガング・ケターレボリス・ポドリスキーボルンの規則ボーアの原子模型ボース=アインシュタイン凝縮トランジスタトンネル効果ヘイケ・カメルリング・オネスブラ-ケット記法...プランクの法則プランク定数パスクアル・ヨルダンヒルベルト空間ピョートル・カピッツァピーター・マンスフィールドピーター・ヒッグスツイスター理論テキサス・インスツルメンツデイビッド・グロスフランク・ウィルチェックフランク=ヘルツの実験フラッシュメモリフリーマン・ダイソンフリードリッヒ・フントフレデリック・ライネスフェルミ分布関数フェルミ粒子ド・ブロイ波ニュートリノニールス・ボーアニッケルベルの不等式ベル研究所分子分子生物学分光法周波数アルノルト・ゾンマーフェルトアルファ崩壊アルベルト・アインシュタインアントン・ツァイリンガーアーサー・コンプトンアブドゥッサラームアインシュタイン=ポドルスキー=ローゼンのパラドックスインテルイギリスイジドール・イザーク・ラービウィラード・ボイルウィリアム・ショックレーウォルター・ブラッテンエネルギーエネルギー準位エリック・コーネルエルヴィン・シュレーディンガーエンリコ・フェルミオットー・シュテルンオブザーバブルオスカル・クラインカール・ワイマンクライド・カワンクラウス・フォン・クリッツィングクリントン・デイヴィソンクォークグスタフ・ヘルツグスタフ・キルヒホフゲルト・ビーニッヒコペンハーゲン解釈コンプトン効果シュレーディンガー方程式シュテルン=ゲルラッハの実験シェルドン・グラショージュリアン・シュウィンガージョン・バーディーンジョン・ロバート・シュリーファージョン・フォン・ノイマンジョン・スチュワート・ベルジョージ・パジェット・トムソンジョージ・ウーレンベックジョージ・ガモフジョージ・E・スミスジェイムス・フランクスペクトル線スピン角運動量スティーヴン・ワインバーグセオドア・メイマンサミュエル・ゴーズミットサンディスク光子光電効果回折固体物理学BCS理論CCDイメージセンサ現象理論粒子粒子と波動の二重性繰り込み統計的ばらつき物理学物理量物質特殊相対性理論相対論的量子力学相対性理論運動量行列力学超対称性超伝導超流動黒体黒体放射走査型電子顕微鏡量子力学量子化量子化学量子テレポーテーション量子ホール効果量子エレクトロニクス量子コンピュータ量子もつれ量子光学量子状態量子統計力学量子生物学量子脳理論量子重力理論量子色力学量子電磁力学量子暗号量子情報科学金属離散数学電子電弱相互作用電磁相互作用電界放出電気伝導率陰極線陽電子H. デビッド・ポリツァー核磁気共鳴核磁気共鳴画像法標準模型次元水素原子水素原子におけるシュレーディンガー方程式の解波動関数測定朝永振一郎散乱 インデックスを展開 (144 もっと) »

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。.

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原子軌道

原子軌道(げんしきどう、, AO)は、原子核のまわりに存在する1個の電子の状態を記述する波動関数のことである。電子軌道とも呼ばれる。 その絶対値の二乗は原子核のまわりの空間の各点における、電子の存在確率に比例する。 ここでいう軌道 (orbital) とは、古典力学における軌道 (orbit) とは意味の異なるものである。量子力学において、電子は原子核のまわりをまわっているのではなく、その位置は確率的にしか分らない。.

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原子核

原子核(げんしかく、atomic nucleus)は、単に核(かく、nucleus)ともいい、電子と共に原子を構成している。原子の中心に位置する核子の塊であり、正の電荷を帯びている。核子は、基本的には陽子と中性子から成っているが、通常の水素原子(軽水素)のみ、陽子1個だけである。陽子と中性子の個数、すなわち質量数によって原子核の種類(核種)が決まる。 原子核の質量を半経験的に説明する、ヴァイツゼッカー=ベーテの質量公式(原子核質量公式、他により改良された公式が存在する)がある。.

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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。.

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古典物理学

古典物理学(こてんぶつりがく、Physics in the Classical Limit)とは、量子力学を含まない物理学。その多くは量子力学が発達する前の原理に基づいて体系だてられたものだが、量子力学と同時またはそれ以降に構築された特殊相対性理論、一般相対性理論も含まれる。現代物理学の対義語では必ずしもないので注意を要する。.

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古典電磁気学

古典電磁気学または古典電気力学は、電荷と電流の間の電磁気力について研究する理論物理学の一分野である。対応する長さや電磁場の強さが量子力学的効果に影響されないほど十分大きければ、電磁現象をうまく説明できる(量子電磁力学参照)。古典電磁気学の基礎物理学的側面は、『ファインマン物理学』、パノフスキーらの『電磁気学』、『ジャクソン電磁気学』などで紹介されている。 電磁気学は19世紀に発展したが、その中でも特にジェームズ・クラーク・マクスウェルが重要な役割を果たした。電磁気学の歴史については、パウリの『相対性理論』、数学者E・T・ホイッタカーの著書、A・パイスのアインシュタインの伝記などに詳しい。 Ribarič and Šušteršič (1990)では、1903年から1989年までの約240の文献を参照・研究し、古典電気力学の分野で現代においても未解決の1ダースほどの問題を提示している。ジャクソンが古典電気力学最大の問題としたのは、基本方程式について2つの極端な場合においてしか解が得られていないという点である。すなわち、電荷または電流が与えられ、そこから電磁場を計算して求める場合と、外部の電磁場が与えられ、荷電粒子や電流の動きを計算して求める場合である。時折、この2つを組み合わせることもある。しかし、その場合の取り扱いは段階的に行われる。まず、外部電磁場内の荷電粒子の動きをそれ自身の電磁放射を無視して計算し、次いでその軌道に基づいてその電荷の電磁放射を計算する。このような電気力学における問題の扱い方は近似的な妥当性しか持ち得ないことは明らかである。電荷と電流の相互作用やそれらが放射する電磁場は無視することができず、結果としてそうした電気力学系についての我々の理解は限定的なものとなっている。1世紀に渡る努力にもかかわらず、広く受け入れられた荷電粒子の古典的運動方程式は未だに存在しないし、関連する実験データも存在しない。.

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場(ば、field、工学分野では電界・磁界など界とも)とは、物理量を持つものの存在が、その近傍・周囲に連続的に影響を与えること、あるいはその影響を受けている状態にある空間のこと。.

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場の量子論

場の量子論(ばのりょうしろん、英:Quantum Field Theory)は、量子化された場(素粒子物理ではこれが素粒子そのものに対応する)の性質を扱う理論である。.

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定常波

振動していない赤い点が節。節と節の中間に位置する振幅が最大の場所が腹。波形が進行しない様子がわかる。 定常波(ていじょうは、standing waveまたはstationary wave)とは、波長・周期(振動数または周波数)・振幅・速さ(速度の絶対値)が同じで進行方向が互いに逆向きの2つの波が重なり合うことによってできる、波形が進行せずその場に止まって振動しているようにみえる波動のことである。定在波(ていざいは)ともいう。.

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実数

数学における実数(じっすう、 nombre réel, reelle Zahl, real number)は、様々な量の連続的な変化を表す数の体系である。実数全体の空間は、途切れのなさにあたる完備性とよばれる位相的な性質を持ち、代数的には加減乗除ができるという体の構造を持っている。幾何学や解析学ではこれらのよい性質を利用して様々な対象が定義され、研究されている。一方でその構成方法に自明でない手続きが含まれるため、実数の空間は数学基礎論の観点からも興味深い性質を持っている。また、自然科学における連続的なものの計測値を表すのに十分な数の体系だとも考えられている。 実数の概念は、その形式的な定義が19世紀に達成される前から数の体系として使われていた。「実数」という名前は複素数の概念が導入された後に「普通の数」を表現する言葉として導入されたものである。.

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不確定性原理

不確定性原理(ふかくていせいげんり、Unschärferelation Uncertainty principle)は、量子力学に従う系の物理量\hatを観測したときの不確定性と、同じ系で別の物理量\hatを観測したときの不確定性が適切な条件下では同時に0になる事はないとする一連の定理の総称である。特に重要なのは\hat、\hatがそれぞれ位置と運動量のときであり、狭義にはこの場合のものを不確定性原理という。 このような限界が存在するはずだという元々の発見的議論がハイゼンベルクによって与えられたため、これはハイゼンベルクの原理という名前が付けられることもある。しかし後述するようにハイゼンベルグ自身による不確定性原理の物理的説明は、今日の量子力学の知識からは正しいものではない。 今日の量子力学において、不確定性原理でいう観測は日常語のそれとは意味が異なるテクニカル・タームであり、観測機のようなマクロな古典的物体とミクロな量子物体との間の任意の相互作用を意味する。したがって例えば、実験者が観測機に表示された観測値を実際に見たかどうかといった事とは無関係に定義される。また不確定性とは、物理量を観測した時に得られる観測値の標準偏差を表す。 不確定性原理が顕在化する現象の例としては、原子(格子)の零点振動(このためヘリウムは、常圧下では絶対零度まで冷却しても固化しない)、その他量子的なゆらぎ(例:遍歴電子系におけるスピン揺らぎ)などが挙げられる。.

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万物の理論

万物の理論(ばんぶつのりろん、Theory of Everything; ToE)とは、自然界に存在する4つの力、すなわち電磁気力(電磁力とも言う)・弱い力・強い力・重力を統一的に記述する理論(統一場理論)の試みである。 このうち、電磁気力と弱い力はワインバーグ・サラム理論(電弱理論)によって電弱力という形に統一されている。電弱力と強い力を統一的に記述する理論は大統一理論(GUT:Great Unification Therory)と呼ばれ、現在研究が進められている。最終的には重力も含めた全ての力を統一的に記述する理論が考えられ、これを万物の理論または超大統一理論(SUT; Super Unification Therory)という。.

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一般相対性理論

一般相対性理論(いっぱんそうたいせいりろん、allgemeine Relativitätstheorie, general theory of relativity)は、アルベルト・アインシュタインが1905年の特殊相対性理論に続いて1915年から1916年にかけて発表した物理学の理論である。一般相対論(いっぱんそうたいろん、general relativity)とも。.

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干渉 (物理学)

2波干渉 物理学における波の干渉(かんしょう、interference)とは、複数の波の重ね合わせによって新しい波形ができることである。互いにコヒーレントな(相関性が高い)波のとき干渉が顕著に現れる。このような波は、同じ波源から出た波や、同じもしくは近い周波数を持つ波である。.

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二重スリット実験

二重スリット実験(にじゅうスリットじっけん)は、粒子と波動の二重性を典型的に示す実験。リチャード・P・ファインマンはこれを「量子力学の精髄」と呼んだ。ヤングの実験で使われた光の代わりに1個の電子を使ったものである。 この実験は古典的な思考実験であった。実際の実験は1961年にテュービンゲン大学のクラウス・イェンソンが複数の電子で行ったのが最初であり、1回に1個の電子を用いての実験は1974年になってピエール・ジョルジョ・メルリらがミラノ大学で行った。1989年に技術の進歩を反映した追試を外村彰らが行なっている。 1982年、光子1個分以下にまで弱めたレーザー光による同様の実験が浜松ホトニクス株式会社中央研究所によって行われた 。 2002年に、この実験はの読者による投票で「最も美しい実験」に選ばれた。.

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弦理論

弦理論(げんりろん、string theory)は、粒子を0次元の点ではなく1次元の弦として扱う理論、仮説のこと。ひも理論、ストリング理論とも呼ばれる。.

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弱い相互作用

弱い相互作用(よわい そうごさよう、)とは、素粒子の間で作用する4つの基本相互作用の内の一つである。弱い核力、あるいは単に弱い力とも呼ばれる。この相互作用による効果として代表的なものにベータ崩壊がある。電磁相互作用と比較して、力が非常に弱いことからこの名がついた。.

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強い相互作用

強い相互作用(つよいそうごさよう、Strong interaction)は、基本相互作用の一つである。ハドロン間の相互作用や、原子核内の各核子同士を結合している力(核力)を指し、標準模型においては量子色力学によって記述される。強い力、強い核力とも。その名の通り電磁相互作用に比べて約137倍の強さがある。 強い相互作用の理解は、歴史的には湯川秀樹による、パイ中間子の交換によって核子に働く核力の説明に始まるが、1970年代前半の量子色力学の成立によって、ゲージ理論として完成した。.

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強磁性

強磁性 (きょうじせい、ferromagnetism) とは、隣り合うスピンが同一の方向を向いて整列し、全体として大きな磁気モーメントを持つ物質の磁性を指す。そのため、物質は外部磁場が無くても自発磁化を持つことが出来る。 室温で強磁性を示す単体の物質は少なく、鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウム(18℃以下)である。 単に強磁性と言うとフェリ磁性を含めることもあるが、日本語ではフェリ磁性を含まない狭義の強磁性をフェロ磁性と呼んで区別することがある。なおフェロ (ferro) は鉄を意味する。.

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弾道

弾道(だんどう)は、銃弾や砲弾が発射された瞬間から弾着する瞬間までにたどる経路の事である。 本項目では自由落下を伴い誘導制御されない弾道についてのみ記述する。.

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マレー・ゲルマン

マレー・ゲルマン(Murray Gell-Mann、1929年9月15日 - )は、アメリカ・ニューヨーク生まれの物理学者。表記はマレイまたはゲル=マンとも。1969年、「素粒子の分類と相互作用に関する発見と研究」でノーベル物理学賞を受賞。 「クォークの父」と呼ばれる。「複雑系(複雑適応系)」研究で有名なサンタフェ研究所の設立者のひとり。 13か国語を操り、心理学、人類学、考古学、鳥類学にも造詣が深い。クォーク、ストレンジネス、色荷(カラー)などを命名したことでも知られる。.

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マックス・ボルン

マックス・ボルン(Max Born, 1882年12月11日 - 1970年1月5日)は、ドイツの理論物理学者。量子力学の初期における立役者の一人である。1954年ノーベル物理学賞を受賞。.

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マックス・プランク

マックス・カール・エルンスト・ルートヴィヒ・プランク(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858年4月23日 - 1947年10月4日)は、ドイツの物理学者で、量子論の創始者の一人である。「量子論の父」とも呼ばれている。科学の方法論に関して、エルンスト・マッハらの実証主義に対し、実在論的立場から激しい論争を繰り広げた。1918年にノーベル物理学賞を受賞。.

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マイクロプロセッサ

マイクロプロセッサ(Microprocessor)とは、コンピュータなどに搭載される、プロセッサを集積回路で実装したものである。 マイクロプロセッサは小型・低価格で大量生産が容易であり、コンピュータのCPUの他、ビデオカード上のGPUなどにも使われている。また用途により入出力などの周辺回路やメモリを内蔵するものもあり、一つのLSIでコンピュータシステムとして動作するものを特にワンチップマイコンと呼ぶ。マイクロプロセッサは一つのLSIチップで機能を完結したものが多いが、複数のLSIから構成されるものもある(チップセットもしくはビットスライスを参照)。 「CPU」、「プロセッサ」、「マイクロプロセッサ」、「MPU」は、ほぼ同義語として使われる場合も多い。本来は「プロセッサ」は処理装置の総称、「CPU」はシステム上で中心的なプロセッサ、「マイクロプロセッサ」および「MPU(Micro-processing unit)」はマイクロチップに実装されたプロセッサである。本項では、主にCPU用のマイクロプロセッサについて述べる。 当初のコンピュータにおいて、CPUは真空管やトランジスタなどの単独素子を大量に使用して構成されたり、集積回路が開発されてからも、たくさんの集積回路の組み合わせとして構成されてきた。製造技術の発達、設計ルールの微細化が進むにつれてチップ上に集積できる素子の数が増え、一つの大規模集積回路にCPU機能を納めることが出来るようになった。汎用のマイクロプロセッサとして最初のものは、1971年にインテルが開発したIntel 4004である。このマイクロプロセッサは当初電卓用に開発された、性能が非常に限られたものであったが、生産や利用が大幅に容易となったため大量に使われるようになり、その後に性能は著しく向上し、価格も低下していった。この過程でパーソナルコンピュータやRISCプロセッサも誕生した。ムーアの法則に従い、集積される素子数は増加し続けている。現在ではマイクロプロセッサは、大きなメインフレームから小さな携帯電話や家電まで、さまざまなコンピュータや情報機器に搭載されている。.

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マイクロエレクトロニクス

マイクロエレクトロニクス(microelectronics)は電子工学の一分野である。名前が示すとおり、マイクロメートル単位(常にそうとは限らない)の超小型の電子部品の研究や製造に関連している。一般に半導体を原料とした電子部品である。トランジスタ、コンデンサ、コイル、抵抗器、ダイオードなど通常の電子部品のマイクロレベルの等価物があり、当然ながら絶縁体や電気伝導体も微細な電子部品に使われている。 デジタル集積回路 (IC) はほとんどトランジスタだけでできている。アナログ回路には抵抗器やコンデンサも使われている。コイルは一部の高周波アナログ回路で使われているが、低周波でコイルを使おうとすると大型化してしまってチップの大部分を占めることになる。これを多くの用途で代替するものとしてジャイレータがある。 技術の発展と共に、マイクロエレクトロニクスの部品は小型化し続けている。回路が小型化すればするほど、部品同士の相互接続などの本質的な回路の属性が相対的に重要になる傾向がある。それらを寄生効果と呼び、マイクロエレクトロニクスの設計技師の目標の一つとしてそのような効果への対応策を見つける、またはそのような効果を最小限に抑える方法を見つけ、さらに小型で高速で安価なデバイスを提供することが挙げられる。.

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ネイサン・ローゼン

ネイサン・ローゼン(Nathan Rosen, 1909年3月22日 - 1995年12月18日)は、アメリカ・ニューヨーク市出身のイスラエルの物理学者である。 1935年にフィジカルレビューに掲載されたEPRパラドックスに関する論文の共著者として知られるほか、一般相対性理論におけるアインシュタイン-ローゼンブリッジ(ワームホール)の共同発見者でもある。 1941年からノースカロライナ大学の教授を務め、1953年からイスラエルのハイファにあるテクニオン工科大学教授として創設にたずさわり、テクニオン工科大学ではローゼンの名前を冠した連続講義が行われている。.

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ハインリッヒ・ローラー

ハインリッヒ・ローラー(Heinrich Rohrer、 1933年6月6日 - 2013年5月16日)はスイス人の物理学者でノーベル物理学賞を受賞した。.

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ポール・ラウターバー

ポール・クリスチャン・ラウターバー(Paul Christian Lauterbur、1929年5月6日 - 2007年3月27日)は、アメリカ合衆国の化学者。 核磁気共鳴画像法(MRI)の開発を可能にする発見で、ピーター・マンスフィールドと共に2003年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。彼のオリジナルのMRIは、ロングアイランドにあるニューヨーク州立大学ストーニーブルック校にある。 オハイオ州シドニー生まれ。1969年よりニューヨーク州立大学ストーニブルック校、1985年よりイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の教授を歴任した。2007年にイリノイ州アーバナで死去。享年77年。.

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ポール・ディラック

ポール・エイドリアン・モーリス・ディラック(Paul Adrien Maurice Dirac, 1902年8月8日 - 1984年10月20日)はイギリスのブリストル生まれの理論物理学者。量子力学及び量子電磁気学の基礎づけについて多くの貢献をした。1933年にエルヴィン・シュレーディンガーと共にノーベル物理学賞を受賞している。 彼はケンブリッジ大学のルーカス教授職を務め、最後の14年間をフロリダ州立大学の教授として過ごした。.

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モノグラフ

モノグラフ()、モノグラフィーとは、ある一つの主題に関する研究を記した本や論文のことである。ただし、分野によってその型、意味づけは大きく異なる。.

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ヨハネス・リュードベリ

ヨハネス・リュードベリ(Johannes Rydberg、愛称はヤンネ Janne、1854年11月8日 - 1919年12月28日)は、スウェーデンの物理学者である。分光学に関するで知られる。 スウェーデンのハルムスタードに生まれた。ルンド大学で数学を学んだ。ルンド大学で数学の講師になったが、1882年に物理学の講師になり、1901年に教授になり、1914年に病気で教授職を継続できなくなった1919年までルンド大学の教授職にあった。シーグバーンは彼の弟子である。1919年にロンドン王立協会の外国人会員に選出されている。 リュードベリの業績は1890年に励起された原子のスペクトルの波長が整数の組み合わせの式で表されることを示したことである。 ここで係数Rがリュードベリ定数。λは光(線スペクトル)の波長、n,mは適当な整数である。.

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リチャード・P・ファインマン

リチャード・フィリップス・ファインマン(Richard Phillips Feynman, 1918年5月11日 - 1988年2月15日)は、アメリカ合衆国出身の物理学者である。.

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ループ量子重力理論

ループ量子重力理論(ループりょうしじゅうりょくりろん)は、時空(時間と空間)にそれ以上の分割不可能な最小単位が存在することを記述する理論である。超弦理論と並び、重力の古典論である一般相対性理論を量子化した量子重力理論の候補である。 同じく量子重力理論の候補である超弦理論は、時空は背景場として最初からそこに存在するものとして定義しており、理論自身のダイナミクスにより決定されているわけではない。それに対しループ量子重力理論は、一般相対論と同様に理論自身が時空そのものを決定している。(背景独立性).

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ルイ・ド・ブロイ

ルイ・ド・ブロイこと、第7代ブロイ公爵ルイ=ヴィクトル・ピエール・レーモン(Louis-Victor Pierre Raymond, 7e duc de Broglie 、1892年8月15日 - 1987年3月19日)は、フランスの理論物理学者。 彼が博士論文で仮説として提唱したド・ブロイ波(物質波)は、当時こそ孤立していたが、後にシュレディンガーによる波動方程式として結実し、量子力学の礎となった。.

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レーザー

レーザー(赤色、緑色、青色) クラシックコンサートの演出で用いられた緑色レーザー He-Ne レーザー レーザー(laser)とは、光を増幅して放射するレーザー装置を指す。レーザとも呼ばれる。レーザー光は指向性や収束性に優れており、また、発生する電磁波の波長を一定に保つことができる。レーザーの名は、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(輻射の誘導放出による光増幅)の頭字語(アクロニム)から名付けられた。 レーザーの発明により非線形光学という学問が生まれた。 レーザー光は可視光領域の電磁波であるとは限らない。紫外線やX線などのより短い波長、また赤外線のようなより長い波長のレーザー光を発生させる装置もある。ミリ波より波長の長い電磁波のものはメーザーと呼ぶ。.

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レオン・クーパー

レオン・ニール・クーパー(Leon Neil Cooper、1930年2月28日 - )は、アメリカの物理学者、ノーベル賞受賞者。.

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ロバート・ウィリアム・ウッド

バート・ウィリアム・ウッド ロバート・ウィリアム・ウッド(Robert Williams Wood、1868年5月2日 - 1955年8月11日)は、アメリカ合衆国の物理学者。 マサチューセッツ州生まれ。ハーバード大学、シカゴ大学などで化学を学んだが、1894年にベルリン大学に留学した時、専門を物理学に変えた。1901年からジョンズ・ホプキンス大学の教授に就任。 1901年頃、紫外線だけを透過するフィルターを開発し、このフィルターを使って紫外線に関する研究を進めた。1904年にはナトリウム蒸気の可視・紫外領域の分散を観測している。また天文学の分野でも月の紫外線写真を撮り、月面に紫外線の強い領域を見つけるなど、紫外線の研究に貢献した。医療分野で用いられる紫外線ランプは、ウッドの名前に因んでウッド灯と呼ばれることがある。 この他、N線の発見を巡る騒動に際し、ルネ・ブロンロの実験に立ち会い、N線の発見が幻であることを結論づけている。また低融点合金であるウッドメタルの発明者でもある。.

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ロベルト・ブンゼン

ベルト・ヴィルヘルム・ブンゼン(Robert Wilhelm Bunsen、1811年3月31日(30日とも) – 1899年8月16日)は、ドイツの化学者である。自らが改良したバーナー(ブンゼンバーナーと呼ばれる)を利用して、グスタフ・キルヒホフと共に、分光学的方法で1860年にセシウム、1861年にルビジウムを発見した。.

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ヴィクター・ワイスコフ

ヴィクター・ワイスコフ(1940年代) ヴィクター・フレデリック・ワイスコフ(Victor Frederick Weisskopf, 1908年9月19日 - 2002年4月21日)は、オーストリア生まれのユダヤ系アメリカ人理論物理学者である。 第二次世界大戦中にロスアラモス国立研究所でマンハッタン計画に参加し、原子爆弾を開発したが、後に核拡散に反対する運動に加わった。.

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ヴェルナー・ハイゼンベルク

ヴェルナー・カール・ハイゼンベルク(Werner Karl Heisenberg, 1901年12月5日 - 1976年2月1日)は、ドイツの理論物理学者。行列力学と不確定性原理によって量子力学に絶大な貢献をした。.

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ヴォルフガング・パウリ

ヴォルフガング・エルンスト・パウリ(Wolfgang Ernst Pauli, 1900年4月25日 - 1958年12月15日)はオーストリア生まれのスイスの物理学者。スピンの理論や、現代化学の基礎となっているパウリの排他律の発見などの業績で知られる。 アインシュタインの推薦により、1945年に「1925年に行われた排他律、またはパウリの原理と呼ばれる新たな自然法則の発見を通じた重要な貢献」に対してノーベル物理学賞を受賞した。.

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ヴォルフガング・ケターレ

ヴォルフガング・ケターレ(Wolfgang Ketterle、1957年10月21日 - )は、ドイツ生まれでアメリカ合衆国で活躍した物理学者である。2001年「希薄なアルカリ原子ガスでのボース=アインシュタイン凝縮の実現、および凝縮体の性質に関する基礎的研究」により、エリック・コーネルとカール・ワイマンと共にノーベル物理学賞を受賞した。1995年、ワイマンらとは独立にナトリウム原子のボース=アインシュタイン凝縮を実現した。 ハイデルベルクに生まれ、ハイデルベルク大学、ミュンヘン工科大学で学び、マックスプランク量子光学研究所でヘルベルト・ヴァルターらのもとで研究し、1990年マサチューセッツ工科大学(MIT)のディビッド・プリチャードのグループに加わった。1993年MITの助教授、1998年には教授となった。 1995年の気体原子のボース=アインシュタイン凝縮の成功の後、ケターレのグループは1997年に2つのボース=アインシュタイン凝縮した試料間の干渉を観測し、原子レーザーを初めて実現した。2003年には分子のボース=アインシュタイン凝縮を達成し、2005年にはフェルミ凝縮における超流動の実験的証拠を示した。.

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ボリス・ポドリスキー

ボリス・ポドリスキー(Борис Подольский, Boris Podolsky, 1896年6月29日 - 1966年11月28日)は、ロシア出身のアメリカの物理学者。 ポドルスキーは、ロシア帝国・タガンログのユダヤ人家庭に生まれた。1913年に米国に移住して、南カリフォルニア大学で電気工学を学び、卒業後は米国陸軍に入隊した。除隊後、南カリフォルニア大学で数学の修士号を取得した。1928年にカリフォルニア工科大学で理論物理学の博士号を取得した。 ポドルスキーは、国家研究評議会フェローシップの下で、ドイツのライプツィヒ大学を経て、1930年にカリフォルニア工科大学の教職に戻り、プリンストン高等研究所で研究した。1935年にシンシナティ大学の理論物理学の教授に就任した。 ポドルスキーは、1935年にアルベルト・アインシュタイン、ネイサン・ローゼンとの共著で "Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?" と題する論文を発表し、その中でアインシュタイン=ポドルスキー=ローゼンのパラドックスを見出した。.

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ボルンの規則

量子力学においてボルンの規則(ボルンのきそく)とは、量子系について物理量(オブザーバブル)の測定をしたとき、ある値が得られる確率を与える法則のこと。発見者である物理学者マックス・ボルンにちなんで命名された。 ボルンの規則は、量子力学における物理量の測定値についての最も基本的な原理である。現在までに量子力学の他の基本原理からボルンの規則を導出しようとする試みが多く行われているが、成功には至っていない。.

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ボーアの原子模型

ボーアの原子模型(ボーアのげんしもけい、Bohr's model)とは、ラザフォードの原子模型長岡半太郎の原子模型を発展させたものであるといわれる。のもつ物理学的矛盾を解消するために考案された原子模型である。この模型は、水素原子に関する実験結果を見事に説明し、量子力学の先駆け(前期量子論)となった。.

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ボース=アインシュタイン凝縮

ボース=アインシュタイン凝縮(ボース=アインシュタインぎょうしゅく、Bose-Einstein condensation英語では、凝縮する過程を condensation、凝縮した状態を condensate と言い分ける場合もある。)、または略してBECとは、ある転移温度以下で巨視的な数のボース粒子が最低エネルギー状態に落ち込む相転移現象 上田 (1998) E.A. Cornel ''et al.'' (1999) F. Dalfavo ''et al.'' (1999) W. Kettelrle ''et al.'' (1999)。量子力学的なボース粒子の満たす統計性であるボース=アインシュタイン統計の性質から導かれる。BECの存在はアルベルト・アインシュタインの1925年の論文の中で予言されたA. Pais (2005), chapter.23 。粒子間の相互作用による他の相転移現象とは異なり、純粋に量子統計性から引き起こされる相転移であり、アインシュタインは「引力なしの凝縮」と呼んだ。粒子間相互作用が無視できる理想ボース気体に近い中性原子気体のBECは、アインシュタインの予言から70年経った1995年に実現された。1995年にコロラド大学の研究グループはルビジウム87(87Rb)、マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究グループはナトリウム23(23Na)の希薄な中性アルカリ原子気体でのBECを実現させた。中性アルカリ原子気体でBECが起こる数マイクロKから数百ナノKという極低温状態の実現には、レーザー冷却などの冷却技術やなどの捕獲技術の確立が不可欠であった (free access) (free access)。2001年のノーベル物理学賞は、これらのBEC実現の実験的成果に対し、授与された。.

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トランジスタ

1947年12月23日に発明された最初のトランジスタ(複製品) パッケージのトランジスタ トランジスタ(transistor)は、増幅、またはスイッチ動作をさせる半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。transfer(伝達)とresistor(抵抗)を組み合わせたかばん語である。によって1948年に名づけられた。「変化する抵抗を通じての信号変換器transfer of a signal through a varister または transit resistor」からの造語との説もある。 通称として「石」がある(真空管を「球」と通称したことに呼応する)。たとえばトランジスタラジオなどでは、使用しているトランジスタの数を数えて、6石ラジオ(6つのトランジスタを使ったラジオ)のように言う場合がある。 デジタル回路ではトランジスタが電子的なスイッチとして使われ、半導体メモリ・マイクロプロセッサ・その他の論理回路で利用されている。ただ、集積回路の普及に伴い、単体のトランジスタがデジタル回路における論理素子として利用されることはほとんどなくなった。一方、アナログ回路中では、トランジスタは基本的に増幅器として使われている。 トランジスタは、ゲルマニウムまたはシリコンの結晶を利用して作られることが一般的である。そのほか、ヒ化ガリウム (GaAs) などの化合物を材料としたものは化合物半導体トランジスタと呼ばれ、特に超高周波用デバイスとして広く利用されている(衛星放送チューナーなど)。.

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トンネル効果

トンネル効果 (トンネルこうか) 、量子トンネル(りょうしトンネル )、または単にトンネリングとは、古典力学的には乗り越えられないはずのを粒子があたかも障壁にあいたトンネルを抜けたかのように通過する量子力学的現象である。太陽のような主系列星で起こっている核融合など、いくつかの物理的現象において欠かせない役割を果たしている。トンネルダイオード、量子コンピュータ、走査型トンネル顕微鏡などの装置において応用されているという意味でも重要である。この効果は20世紀初頭に予言され、20世紀半ばには一般的な物理現象として受け入れられた。 トンネリングはハイゼンベルクの不確定性原理と物質における粒子と波動の二重性を用いて説明されることが多い。この現象の中心は純粋に量子力学的な概念であり、量子トンネルは量子力学によって得られた新たな知見である。.

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ヘイケ・カメルリング・オネス

ヘイケ・カマリン・オンネス(Heike Kamerlingh Onnes, 1853年9月21日-1926年2月21日) はオランダの物理学者である。日本ではカーメルリング・オンネス、カマリン・オンネス、カマリン・オネスなど様々にカナ表記されている。ヘリウムの液化に成功、超伝導の発見など、低温物理学の先駆者として知られている。1913年にノーベル物理学賞を受賞した。.

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ブラ-ケット記法

ブラ-ケット記法(ブラ-ケットきほう、bra-ket notation)は量子力学における量子状態を記述するための標準的な記法である。 この名称は、2つの状態の内積が'''ブラケット'''を用いて のように表され、この左半分 をブラベクトル、右半分 をケットベクトルと呼ぶことによる。この記法はポール・ディラックが発明したため、ディラックの記法とも呼ぶ。.

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プランクの法則

プランクの法則(プランクのほうそく、Planck's law)とは物理学における黒体から輻射(放射)される電磁波の分光放射輝度、もしくはエネルギー密度の波長分布に関する公式。プランクの公式とも呼ばれる。ある温度 における黒体からの電磁輻射の分光放射輝度を全波長領域において正しく説明することができる。1900年、ドイツの物理学者マックス・プランクによって導かれた。プランクはこの法則の導出を考える中で、輻射場の振動子のエネルギーが、あるエネルギー素量(現在ではエネルギー量子と呼ばれている) の整数倍になっていると仮定した。このエネルギーの量子仮説(量子化)はその後の量子力学の幕開けに大きな影響を与えている。.

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プランク定数

プランク定数(プランクていすう、プランクじょうすう、)は、光子のもつエネルギーと振動数の比例関係をあらわす比例定数のことで、量子論を特徴付ける物理定数である。量子力学の創始者の一人であるマックス・プランクにちなんで命名された。作用の次元を持ち、作用量子とも呼ばれている。SIにおける単位はジュール秒(記号: J s)である。.

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パスクアル・ヨルダン

ルンスト・パスクアル・ヨルダン(Ernst Pascual Jordan、1902年10月18日 - 1980年7月31日)は、ドイツの物理学者。姓はジョルダンとも表記される。量子力学に数学的基礎を与えた物理学者の一人である。で知られる。.

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ヒルベルト空間

数学におけるヒルベルト空間(ヒルベルトくうかん、Hilbert space)は、ダフィット・ヒルベルトにその名を因む、ユークリッド空間の概念を一般化したものである。これにより、二次元のユークリッド平面や三次元のユークリッド空間における線型代数学や微分積分学の方法論を、任意の有限または無限次元の空間へ拡張して持ち込むことができる。ヒルベルト空間は、内積の構造を備えた抽象ベクトル空間(内積空間)になっており、そこでは角度や長さを測るということが可能である。ヒルベルト空間は、さらに完備距離空間の構造を備えている(極限が十分に存在することが保証されている)ので、その中で微分積分学がきちんと展開できる。 ヒルベルト空間は、典型的には無限次元の関数空間として、数学、物理学、工学などの各所に自然に現れる。そういった意味でのヒルベルト空間の研究は、20世紀冒頭10年の間にヒルベルト、シュミット、リースらによって始められた。ヒルベルト空間の概念は、偏微分方程式論、量子力学、フーリエ解析(信号処理や熱伝導などへの応用も含む)、熱力学の研究の数学的基礎を成すエルゴード理論などの理論において欠くべからざる道具になっている。これら種々の応用の多くの根底にある抽象概念を「ヒルベルト空間」と名付けたのは、フォン・ノイマンである。ヒルベルト空間を用いる方法の成功は、関数解析学の実りある時代のさきがけとなった。古典的なユークリッド空間はさておき、ヒルベルト空間の例としては、自乗可積分関数の空間 、自乗総和可能数列の空間 、超関数からなるソボレフ空間 、正則関数の成すハーディ空間 などが挙げられる。 ヒルベルト空間論の多くの場面で、幾何学的直観は重要である。例えば、三平方の定理や中線定理(の厳密な類似対応物)は、ヒルベルト空間においても成り立つ。より深いところでは、部分空間への直交射影(例えば、三角形に対してその「高さを潰す」操作の類似対応物)は、ヒルベルト空間論における最適化問題やその周辺で重要である。ヒルベルト空間の各元は、平面上の点がそのデカルト座標(直交座標)によって特定できるのと同様に、座標軸の集合(正規直交基底)に関する座標によって一意的に特定することができる。このことは、座標軸の集合が可算無限であるときには、ヒルベルト空間を自乗総和可能な無限列の集合と看做すことも有用であることを意味する。ヒルベルト空間上の線型作用素は、ほぼ具体的な対象として扱うことができる。条件がよければ、空間を互いに直交するいくつかの異なる要素に分解してやると、線型作用素はそれぞれの要素の上では単に拡大縮小するだけの変換になる(これはまさに線型作用素のスペクトルを調べるということである)。.

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ピョートル・カピッツァ

ピョートル・カピッツァ(Pyotr Leonidovich Kapitsa、ロシア語表記:Пётр Леонидович Капица、1894年6月26日(ユリウス暦)/7月9日(グレゴリオ暦) – 1984年4月8日) はロシアの物理学者である。1978年に低温物理学における基礎的発明および諸発見によりノーベル物理学賞を受賞した。.

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ピーター・マンスフィールド

ピーター・マンスフィールド(Sir Peter Mansfield、1933年10月9日 - 2017年2月8日)は、イギリスの物理学者、王立協会フェロー。核磁気共鳴画像化法に関する発見により、2003年のノーベル生理学・医学賞をポール・ラウターバーと共に受賞した。 ロンドン生まれ。1959年にロンドン大学のクイーン・メアリー校を卒業し、理学士号を取得。1962年に博士号を取得した。1964年以降、彼はノッティンガム大学の物理学部で働いている。.

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ピーター・ヒッグス

ピーター・ウェア・ヒッグス(Peter Ware Higgs, 1929年5月29日 - )は、イギリスの理論物理学者。エディンバラ大学名誉教授。2013年ノーベル物理学賞受賞。.

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ツイスター理論

ツイスター理論(ツイスターりろん、)は、ロジャー・ペンローズによって1960年代後半に提唱された数学の理論の一つである。.

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テキサス・インスツルメンツ

テキサス・インスツルメンツのカリフォルニア支店 テキサス・インスツルメンツ(Texas Instruments Inc.、)は、世界的な半導体開発・製造企業。本社はアメリカ・テキサス州ダラス。略称は「TI」。.

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デイビッド・グロス

デイビッド・グロス(David Jonathan Gross、1941年2月19日 - )は、アメリカ合衆国ワシントンD.C.生まれの理論物理学者。カリフォルニア大学サンタバーバラ校カブリ理論物理学研究所所長。2004年に、ウィルチェック 、H. デビッド・ポリツァーとともに「強い相互作用の理論における漸近的自由性の発見」の功績によりノーベル物理学賞を受賞した。.

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フランク・ウィルチェック

フランク・ウィルチェック(Frank Wilczek、1951年5月15日 - )は、ポーランド、イタリア系のアメリカ合衆国の物理学者。ニューヨーク州出身。シカゴ大学、プリンストン大学で学ぶ。プリンストン大を経て1980年よりカリフォルニア大学サンタバーバラ校教授、2000年よりマサチューセッツ工科大学教授を歴任。 2004年デイビッド・グロス 、H. デビッド・ポリツァー とともに「強い相互作用の理論における漸近的自由性の発見」の功績によりノーベル物理学賞を受賞した。 1973年にプリンストン大学で, デイビッド・グロスとともに漸近的自由性を発見した。素粒子物理学における漸近的自由性とは、素粒子間の「強い相互作用」は、近距離ないし高エネルギー下では相互作用が弱くなるという性質で、陽子や中性子の構成要素とされるクォークが単独で観測できないことなどを説明する量子色力学の理論である。H・デイヴィッド・ポリツァーの論文とウィルチェックらの論文がPhysical Review Lettersの同じ号に掲載され、公式には、3人が同時に漸近自由性を発見したことになった。.

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フランク=ヘルツの実験

実験装置 フランク=ヘルツの実験(-じっけん)は原子のとりうるエネルギーが離散的であるということを示し、量子論を検証した実験である。1914年、ジェイムス・フランクとグスタフ・ヘルツによって行われた。.

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フラッシュメモリ

フラッシュメモリ (Flash Memory) は、FETでホットエレクトロンを浮遊ゲートに注入してデータ記録を行う不揮発性メモリである。舛岡富士雄が東芝在籍時に発明した。発表に際し、消去が「ぱっと一括して」できる機能から、写真のフラッシュの印象でフラッシュメモリと命名した。.

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フリーマン・ダイソン

フリーマン・ダイソン(2005年) フリーマン・ジョン・ダイソン(Freeman John Dyson、1923年12月15日 - )は、イギリス・バークシャー生まれのアメリカ合衆国の理論物理学者、宇宙物理学者、サイエンスライター。ケンブリッジ大学トリニティカレッジ卒業、コーネル大学大学院卒業。プリンストン高等研究所名誉教授。 若くしてダイソン方程式を発表、量子電磁力学の完成に大きな寄与をなした。宇宙分野では恒星の全エネルギーを利用する「ダイソン球」や、彗星を覆う巨大植物「ダイソン・ツリー」、遺伝子工学によって育てられた宇宙船「宇宙の鶏(アストロチキン)」、惑星・恒星をも移動させる装置を考案するなど、気宇壮大なアイデアを連発し、SFにも多大な影響を与えた。原子力発電の研究にも携わっている。 数学に関わる分野でもいくつかの注目すべき仕事がある。ランダム行列の研究が最も重要だが、これは後にリーマン予想の研究を活発化させる契機にもなった。1996年に証明された、「全ての偶数は高々6個の素数の和で表せる」というオリヴィエ・ラマレの定理も、フリーマンが発見した補題が重要である。 日本のドキュメンタリー映画『地球交響曲第三番』に出演している。大江健三郎とも親交がある。.

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フリードリッヒ・フント

フリードリッヒ・ヘルマン・フント(Friedrich Hermann Hund, 1896年2月4日 - 1997年3月31日)はドイツ・カールスルーエ出身の物理学者。原子・分子の研究者として知られる。 エルヴィン・シュレーディンガー、ポール・ディラック、ヴェルナー・ハイゼンベルク、マックス・ボルン、ヴァルター・ボーテといった一流の物理学者たちとともに研究を行った。フントはボルンの助手であり、二原子分子のバンドスペクトルの量子論的解釈に取り組んでいた。 マールブルク大学、ゲッティンゲン大学で数学、物理学、地理学を専攻したのち、1925年に私講師としてゲッティンゲン大学に赴任した。その後、ロストック大学教授(1927年、理論物理学)、ライプツィヒ大学教授(1929年、数理物理学)、イェーナ大学教授(1946年、理論物理学)、フランクフルト大学教授(1951年、理論物理学)、ゲッティンゲン大学教授(1957年、理論物理学)を歴任した。その間、1926年にニールス・ボーアとともにコペンハーゲンに研究滞在し、1929年にハーバード大学客員講師を務めた。250報以上の論文・報文を執筆した。量子論、特に原子・分子のスペクトル構造に関して大きな足跡を残した。特に、分子の角運動量カップリングにおける詳細な型分けを行ったフントの分類や、原子の電子配置を決定づける3つのフントの規則が、分光学や量子化学で重要な基本則として知られている。特に化学においてはフントの第1規則が重要であり、「フントの規則」と単に言った場合に第1則を表している場合も多い。他にもトンネル効果を最初に示唆し、量子化学の基礎となる分子軌道法に関するフント-マリケンの理論を確立するなどの貢献をした。 フントの100歳の誕生日には、それを祝して『Friedrich Hund: Geschichte der physikalischen Begriffe』(物理概念の歴史、ISBN 3-8274-0083-X)が刊行された。また、ヴェルナー・クッツェルニックによりレビューも書かれた。翌97年にカールスルーエで101歳の生涯を閉じた。 数多くの受賞があるほか、イェーナの名誉市民にもなり、同市の通りの一つにも名前を刻んでいる。そのほか、ゲッティンゲン大学の理論物理研究所にも "Friedrich-Hund-Platz 1" の住所が与えられている。 生前は、国際量子分子科学アカデミーの会員であった。.

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フレデリック・ライネス

フレデリック・ライネス(Frederick Reines 、1918年3月16日 – 1998年8月26日)は、アメリカ合衆国の物理学者。.

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フェルミ分布関数

フェルミ分布関数(フェルミぶんぷかんすう、)とは、相互作用のないフェルミ粒子の系において、一つのエネルギー準位にある粒子の数(占有数)の分布を与える理論式である東京大学 知の構造化センター「物性物理学入門 (進化する教科書 Wiki)」。フェルミ・ディラック分布とも呼ばれる。.

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フェルミ粒子

フェルミ粒子(フェルミりゅうし)は、フェルミオン(Fermion)とも呼ばれるスピン角運動量の大きさが\hbarの半整数 (1/2, 3/2, 5/2, …) 倍の量子力学的粒子であり、その代表は電子である。その名前は、イタリア=アメリカの物理学者エンリコ・フェルミ (Enrico Fermi) に由来する。.

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ド・ブロイ波

ド・ブロイ波(ド・ブロイは、de Broglie wave)は、1924年にルイ・ド・ブロイが提唱した粒子性と波動性を結びつける考え方である。ド・ブローイ波、物質波ともいう。 質量mの粒子が速さv(運動量 mv.

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ニュートリノ

ニュートリノ()は、素粒子のうちの中性レプトンの名称。中性微子とも書く。電子ニュートリノ・ミューニュートリノ・タウニュートリノの3種類もしくはそれぞれの反粒子をあわせた6種類あると考えられている。ヴォルフガング・パウリが中性子のβ崩壊でエネルギー保存則と角運動量保存則が成り立つように、その存在仮説を提唱した。「ニュートリノ」の名はβ崩壊の研究を進めたエンリコ・フェルミが名づけた。フレデリック・ライネスらの実験により、その存在が証明された。.

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ニールス・ボーア

ニールス・ヘンリク・ダヴィド・ボーア(Niels Henrik David Bohr、1885年10月7日 - 1962年11月18日)は、デンマークの理論物理学者。量子論の育ての親として、前期量子論の展開を指導、量子力学の確立に大いに貢献した。王立協会外国人会員。.

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ニッケル

ニッケル (nikkel, nickel, niccolum) は、原子番号28の金属元素である。元素記号は Ni。 地殻中の存在比は約105 ppmと推定されそれほど多いわけではないが、鉄隕石中には数%含まれる。特に 62Ni の1核子当たりの結合エネルギーが全原子中で最大であるなどの点から、鉄と共に最も安定な元素である。岩石惑星を構成する元素として比較的多量に存在し、地球中心部の核にも数%含まれると推定されている。.

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ベルの不等式

ベルの不等式(—ふとうしき)とは、隠れた変数理論などの局所実在論が満たすべき相関の上限を与える式である。量子力学ではこの上限を破ることができ、実験的に、量子論と局所的な隠れた変数理論を区別することができる。同様の不等式はいくつか存在し、1982年にアラン・アスペによっての破れが報告された。 局所的隠れた変数理論は実験的に否定されたが、非局所隠れた変数理論はいまだに生きており、の確率過程量子化をそのように解釈することができる。.

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ベル研究所

ベル研究所(ベルけんきゅうじょ、Bell Laboratories)はもともとBell System社の研究開発部門として設立された研究所であり、現在はノキアの子会社である。「ベル電話研究所」、略して「ベル研」とも。.

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分子

分子(ぶんし)とは、2つ以上の原子から構成される電荷的に中性な物質を指すIUPAC.

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分子生物学

分子生物学(ぶんしせいぶつがく、:molecular biology)は、生命現象を分子を使って説明(理解)することを目的とする学問である。.

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分光法

プリズムによる光線の波長分割 分光法(ぶんこうほう、spectroscopy)とは、物理的観測量の強度を周波数、エネルギー、時間などの関数として示すことで、対象物の定性・定量あるいは物性を調べる科学的手法である。 spectroscopy の語は、元々は光をプリズムあるいは回折格子でその波長に応じて展開したものをスペクトル (spectrum) と呼んだことに由来する。18世紀から19世紀の物理学において、スペクトルを研究する分野として分光学が確立し、その原理に基づく測定法も分光法 (spectroscopy) と呼ばれた。 もともとは、可視光の放出あるいは吸収を研究する分野であったが、光(可視光)が電磁波の一種であることが判明した19世紀以降は、ラジオ波からガンマ線(γ線)まで、広く電磁波の放出あるいは吸収を測定する方法を分光法と呼ぶようになった。また、光の発生または吸収スペクトルは、物質固有のパターンと物質量に比例したピーク強度を示すために物質の定性あるいは定量に、分析化学から天文学まで広く応用され利用されている。 また光子の吸収または放出は量子力学に基づいて発現し、スペクトルは離散的なエネルギー状態(エネルギー準位)と対応することが広く知られるようになった。そうすると、本来の意味の「スペクトル」とは全く異なる、「質量スペクトル」や「音響スペクトル」など離散的なエネルギー状態を表現した測定チャートもスペクトルとよばれるようになった。また「質量スペクトル」などは物質の定性に使われることから、今日では広義の分光法は「スペクトル」を使用して物性を測定あるいは物質を同定・定量する技法一般の総称となっている。.

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周波数

周波数(しゅうはすう 英:frequency)とは、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、電気振動(電磁波や振動電流)などの現象が、単位時間(ヘルツの場合は1秒)当たりに繰り返される回数のことである。.

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アルノルト・ゾンマーフェルト

アルノルト・ゾンマーフェルト(1897年) アルノルト・ヨハネス・ゾンマーフェルト(Arnold Johannes Sommerfeld, 1868年12月5日 - 1951年4月26日)は、ドイツの物理学者。原子物理学や量子力学の開拓的研究を行い、微細構造定数 、軌道磁気量子数、スピン量子数を導入した。金属内の自由電子の量子論などに業績をあげた。 教え子のうち、ハンス・ベーテ、ピーター・デバイ、ヴェルナー・ハイゼンベルク、ヴォルフガング・パウリの4名がノーベル賞を受賞しており、「才能ある若者を発掘して伸ばす能力」をマックス・ボルンやアインシュタインに賞賛されている。.

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アルファ崩壊

アルファ崩壊(アルファほうかい、α崩壊、alpha decay)とは、放射線としてアルファ線(α線)を放出する放射性崩壊の一種である。アルファ崩壊が発生する原因は量子力学におけるトンネル効果である。.

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アルベルト・アインシュタイン

アルベルト・アインシュタイン日本語における表記には、他に「アルト・アインシュタイン」(現代ドイツ語の発音由来)、「アルト・アインタイン」(英語の発音由来)がある。(Albert Einstein アルベルト・アインシュタイン、アルバート・アインシュタイン アルバ(ー)ト・アインスタイン、アルバ(ー)タインスタイン、1879年3月14日 - 1955年4月18日)は、ドイツ生まれの理論物理学者である。 特殊相対性理論および一般相対性理論、相対性宇宙論、ブラウン運動の起源を説明する揺動散逸定理、光量子仮説による光の粒子と波動の二重性、アインシュタインの固体比熱理論、零点エネルギー、半古典型のシュレディンガー方程式、ボーズ=アインシュタイン凝縮などを提唱した業績などにより、世界的に知られている偉人である。 「20世紀最高の物理学者」や「現代物理学の父」等と評され、それまでの物理学の認識を根本から変えるという偉業を成し遂げた。(光量子仮説に基づく光電効果の理論的解明によって)1921年のノーベル物理学賞を受賞。.

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アントン・ツァイリンガー

アントン・ツァイリンガー(Anton Zeilinger, 1945年5月20日 - )はオーストリアの量子物理学者。彼は、現在ウィーン大学の物理学教授である。ツァイリンガーは量子情報の先駆者であり光子の量子テレポーテーションの実現で有名である。.

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アーサー・コンプトン

アーサー・コンプトン(Arthur Holly Compton,1892年9月10日 - 1962年3月15日)は、アメリカの実験物理学者。1920年からセントルイス・ワシントン大学、1923年からはシカゴ大学で教職に就いた。兄のカール・テイラー・コンプトンも物理学者。 コンプトンは自由電子によって散乱されたX線の波長が長くなっていることを実験によって発見した(コンプトン効果)。これはX線の持つエネルギーが、散乱される前に比べて減少したことを意味している。つまり電磁波が持っていたエネルギーの一部が自由電子に移ったと解釈できる。コンプトン効果は光の粒子性を証明する実験の一つとされた。 第二次世界大戦期は、原子爆弾の開発のために尽力した。1946年にはセントルイスのワシントン大学の総長に就任した。.

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アブドゥッサラーム

アブドゥッサラーム(, Abdus Salam、1926年1月29日 - 1996年11月21日)は、パキスタンの物理学者である。スティーヴン・ワインバーグやシェルドン・グラショウとともにワインバーグ・サラム理論を完成させ、これにより1979年のノーベル物理学賞を受賞し、イスラム教徒では初のノーベル科学賞受賞者となった。.

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アインシュタイン=ポドルスキー=ローゼンのパラドックス

アインシュタイン=ポドルスキー=ローゼンのパラドックス(頭文字をとってEPRパラドックスとも呼ばれる)は、量子力学の量子もつれ状態が局所性を(ある意味で)破るので、相対性理論と両立しないのではないかというパラドックスである。アルベルト・アインシュタイン、ボリス・ポドルスキー、ネイサン・ローゼンらの思考実験にちなむ。 EPRパラドックスが発表された当時は、アインシュタインらは局所実在論の立場を取っていたため、量子論が実在論的に完全でない結果を与えることを「パラドックス」であるとした。しかし、ベルの不等式の検証(1982年)などにより、量子論では局所実在論が破綻することが明らかになっており、非局所的な量子もつれ状態はEPR相関と呼ばれている。.

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インテル

インテル(英:Intel Corporation)は、アメリカ合衆国カリフォルニア州に本社を置く半導体素子メーカーである。 社名の由来はIntegrated Electronics(集積されたエレクトロニクス)の意味である。.

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イギリス

レートブリテン及び北アイルランド連合王国(グレートブリテンおよびきたアイルランドれんごうおうこく、United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland)、通称の一例としてイギリス、あるいは英国(えいこく)は、ヨーロッパ大陸の北西岸に位置するグレートブリテン島・アイルランド島北東部・その他多くの島々から成る同君連合型の主権国家である。イングランド、ウェールズ、スコットランド、北アイルランドの4つの国で構成されている。 また、イギリスの擬人化にジョン・ブル、ブリタニアがある。.

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イジドール・イザーク・ラービ

イジドール・イザーク・ラービ(Isidor Isaac Rabi, 1898年7月29日 - 1988年1月11日)はアメリカ合衆国の物理学者。.

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ウィラード・ボイル

ウィラード・ボイル(Willard Boyle、1924年8月19日 - 2011年5月7日)は、カナダ生まれのアメリカの物理学者であり、電荷結合素子 (CCD) の共同発明者である。2009年ノーベル物理学賞を1/4共同受賞した。受賞理由は「撮像半導体回路(CCDセンサー)の発明」である。.

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ウィリアム・ショックレー

ウィリアム・ブラッドフォード・ショックレー・ジュニア(William Bradford Shockley Jr.、1910年2月13日 - 1989年8月12日)は、アメリカの物理学者、発明家。ジョン・バーディーン、ウォルター・ブラッテンと共にトランジスタを発明し、3人で1956年のノーベル物理学賞を受賞。 ショックレーは1950年代から1960年代にかけてトランジスタの商業化を試み、そのために電子工学関連の技術革新が育まれ、カリフォルニアに「シリコンバレー」が生まれる出発点となった。晩年にはスタンフォード大学の教授となり、優生学の熱心な支持者となった。.

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ウォルター・ブラッテン

ウォルター・ブラッテン(Walter Houser Brattain, 1902年2月10日 - 1987年10月13日)はアメリカの物理学者。トランジスタの発明でウィリアム・ショックレー、ジョン・バーディーンとともに、1956年ノーベル物理学賞を受賞した。 父親は中国で理科の教師をしておりアモイに生れたが、1903年家族はアメリカに帰り、ワシントン州の牧場に育った。オレゴン大学からミネソタ大学で学んだ。卒業後アメリカ規格局に就職したが1929年にベル研究所に移った。1948年ショックレーらとトランジスタの開発に成功し、ノーベル物理学賞を受賞した。1967年ベル研究所を退職し、ワシントン・カレッジに移り1972年までその仕事を続けた。.

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エネルギー

ネルギー(、)とは、.

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エネルギー準位

ネルギー準位(エネルギーじゅんい、)とは、系のエネルギーの測定値としてあり得る値、つまりその系のハミルトニアンの固有値E_1,E_2,\cdotsを並べたものである。 それぞれのエネルギー準位は、量子数や項記号などで区別される.

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エリック・コーネル

リック・コーネル(Eric Allin Cornell, 1961年12月19日 - )はアメリカ合衆国の物理学者。カール・ワイマンとともに1995年に初めてボース=アインシュタイン凝縮を確認した。この実験により、コーネル、ワイマンとヴォルフガング・ケターレに2001年度のノーベル物理学賞が贈られた。.

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エルヴィン・シュレーディンガー

ルヴィーン・ルードルフ・ヨーゼフ・アレクサンダー・シュレーディンガー(オーストリア語: Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger、1887年8月12日 - 1961年1月4日)は、オーストリア出身の理論物理学者。 1926年に波動形式の量子力学である「波動力学」を提唱。次いで量子力学の基本方程式であるシュレーディンガー方程式や、1935年にはシュレーディンガーの猫を提唱するなど、量子力学の発展を築き上げたことで名高い。 1933年にイギリスの理論物理学者ポール・ディラックと共に「新形式の原子理論の発見」の業績によりノーベル物理学賞を受賞。1937年にはマックス・プランク・メダルが授与された。 1983年から1997年まで発行されていた1000オーストリア・シリング紙幣に肖像が使用されていた。.

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エンリコ・フェルミ

ンリコ・フェルミ(Enrico Fermi、1901年9月29日 – 1954年11月28日)は、イタリア、ローマ出身の物理学者。統計力学、核物理学および量子力学の分野で顕著な業績を残しており、中性子による元素の人工転換の実験をして、多くの放射性同位元素を作り1938年のノーベル物理学賞を受賞している。フェルミに由来する用語は数多く、フェルミ推定のような方法論やフェルミのパラドックスといった問題、フェルミ粒子のような粒子の分類やフェルミウムといった元素名にその名を残している。他にも物理学の用語にフェルミに因むものが多く存在する。実験家と理論家との2つの顔を持ち、双方において世界最高レベルの業績を残した、史上稀に見る物理学者であった 。.

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オットー・シュテルン

ットー・シュテルン(英語ではオットー・スターン、Otto Stern, 1888年2月17日 — 1969年8月17日)は、ドイツ生まれのアメリカの物理学者。1943年のノーベル物理学賞受賞者である。1933年にナチス政権にハンブルク大学教授の地位を追われた後、アメリカに渡った。.

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オブザーバブル

ブザーバブル(英語:Observable)とは量子力学で、観測と呼ばれる物理的操作により決定できるような系の状態の性質をいう。可観測量、観測可能量と訳すこともある。具体的には、位置、運動量、角運動量、エネルギーなどといった物理量に相当するものである。 古典力学では実験的に観測可能な量はすべて、系のとる状態により一義的に決まる関数とみることができる。しかし量子力学では、状態と量との関係は一義的ではなく、状態からオブザーバブルを用いて確率的に求められるのみである。現実の測定値はこの確率に従って出現する。.

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オスカル・クライン

ル・クライン オスカル・クライン(Oskar Klein, 1894年9月15日 - 1977年2月5日)は スウェーデンの理論物理学者である。仁科芳雄と散乱に関するクライン=仁科の式を導いたことなどで知られる。 スウェーデンのストックホルム県ダンデリードに、ストックホルムのラビを務めるゴットリーブ・クラインの息子として生れた。ノーベル研究所でスヴァンテ・アレニウスに学んだ。その後ジャン・ペランに学んだが、第1次大戦の勃発により、兵役についた。 1917年から数年デンマークのコペンハーゲンにおいてニールス・ボーアのもとで研究し、1921年ストックホルム大学で博士号を取得した。1923年にアメリカミシガン州、アナーバーのミシガン大学で講師の職を得て、デンマーク人の妻ゲルダ・コッホとともに移り住んだ。1925年、クラインは再びコペンハーゲンに戻ると、オランダのライデンでポール・エーレンフェストとともに働き、1926年にルンド大学の講師になった。1930年には、かつてイヴァール・フレッドホルムが1927年に死去するまでその椅子にあったストックホルム大学の物理学教授職のオファーを受け、1961年に名誉教授として退任するまでその職を務めた。1959年、マックス・プランク・メダルを受章した。.

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カール・ワイマン

ール・ワイマン(Carl Edwin Wieman 、1951年3月26日 - )はアメリカ合衆国の物理学者である。 2001年に「希薄なアルカリ原子ガスでのボース=アインシュタイン凝縮の実現、および凝縮体の性質に関する基礎的研究」により、エリック・コーネルとヴォルフガング・ケターレと共にノーベル物理学賞を受賞した。.

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クライド・カワン

1956年頃、ニュートリノの実験を行うクライド・カワン クライド・カワン(Clyde Lorrain Cowan Jr、1919年12月6日-1974年5月24日)は、アメリカ合衆国の物理学者である。フレデリック・ライネスとともに1956年にニュートリノを発見したことで知られる。フレデリック・ライネスは、この業績により1995年にノーベル物理学賞を受賞した。 カワンは、ミシガン州デトロイトで4人兄弟の長男として生まれた。家族はミズーリ州セントルイスに転居し、そこでカワンは公立学校に通った。ミズーリ工科大学の前身であるミズーリ鉱冶金学校に在学中の1939年から1940年、彼はミズーリ鉱山新聞の編集長を務めた。1940年に化学工学を修めて卒業した。 カワンは、アメリカ陸軍航空軍の大尉となり、第二次世界大戦ではブロンズスターを授与された。1936年から1940年にかけて、彼は予備役将校訓練課程に在籍し、アメリカ合衆国が第二次世界大戦に参戦した1941年には、少尉としてアメリカ陸軍のChemical Warfare Serviceに加わった。1942年8月には、ロンドンに駐留するEisenhower's Eighth Air Forceに転属になり、1943年には、ガス攻撃の際に用いる清浄化装置を設計、開発した。翌年、彼はマサチューセッツ工科大学のBritish Branch of the Radiation Laboratoryのスタッフとなった。1945年、彼はイギリス空軍との渉外役となり、技術情報や装置の伝達を改善した。1945年にアメリカ合衆国に戻り、オハイオ州デイトンのライト・パターソン空軍基地で働いた。1946年まで現役であった。 G.I. Billから奨学金を受け、彼はセントルイス・ワシントン大学で修士号、そして1949年に博士号を取った。その後、彼はロスアラモス国立研究所で研究を始め、フレデリック・ライネスと出会った。 1951年、ライネスとカワンはニュートリノの研究を始めた。彼らの研究は、1956年まで続いた。 1957年、カワンはジョージ・ワシントン大学の物理学の教授となった。翌年には米国カトリック大学に移籍し、生涯そこで働いた。また、アメリカ原子力委員会、海軍兵学校、アメリカ陸軍、ジェネラル・ダイナミクス・エレクトリック・ボート、スミソニアン博物館等で顧問を務めた。.

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クラウス・フォン・クリッツィング

ラウス・フォン・クリッツィング(Klaus von Klitzing, 1943年6月28日 - )は、ナチス・ドイツ占領下のポーランド・出身のドイツ人物理学者。1975年に安藤恒也らにより理論的に示唆されていた整数量子ホール効果を実験的に発見した功績によって、1985年にノーベル物理学賞を受賞した。.

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クリントン・デイヴィソン

リントン・デイヴィソン(Clinton Joseph Davisson, 1881年10月22日 - 1958年2月1日)はアメリカ合衆国の物理学者である。1927年、レスター・ジャマー(Lester Halbert Germer, 1896年 - 1971年)と共に、ニッケル単結晶による電子線の回折を確認した。これはルイ・ド・ブロイの物質波の予測を確認したものである。1937年、別に電子線の回折実験に成功したジョージ・パジェット・トムソンとともにノーベル物理学賞を受賞した。.

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クォーク

ーク(quark)とは、素粒子のグループの一つである。レプトンとともに物質の基本的な構成要素であり、クォークはハドロンを構成する。クオークと表記することもある。 クォークという名称は、1963年にモデルの提唱者の一人であるマレー・ゲルマンにより、ジェイムズ・ジョイスの小説『フィネガンズ・ウェイク』中の一節 "Three quarks for Muster Mark" から命名された 。.

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グスタフ・ヘルツ

タフ・ルートヴィヒ・ヘルツ(Gustav Ludwig Hertz, 1887年7月22日 - 1975年10月30日)は、ドイツの物理学者。ニールス・ボーアの量子論の原子が離散的なエネルギーを持っていることを検証する実験(フランク=ヘルツの実験)を行った。ジェイムス・フランクと共に1925年ノーベル物理学賞を受賞した。.

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グスタフ・キルヒホフ

分光器を使っているキルヒホフ グスタフ・ロベルト・キルヒホフ(Gustav Robert Kirchhoff, 1824年3月12日 - 1887年10月17日)は、プロイセン(現在のロシアのカリーニングラード州)生まれの物理学者。電気回路におけるキルヒホッフの法則、放射エネルギーについてのキルヒホッフの法則、反応熱についてのキルヒホッフの法則は、どれも彼によってまとめられた法則である。 グスタフ・キルヒホフは1824年、ケーニヒスベルク(現在のカリーニングラード)で生まれた。ケーニヒスベルクにあるケーニヒスベルク大学で学び、1850年にブレスラウ大学員外教授に就任した。 学生時代にオームの法則を拡張した電気法則を提唱。1849年に電気回路におけるキルヒホフの法則として纏め上げた。この法則は電気工学において広く応用されている。 1859年、黒体放射におけるキルヒホフの放射法則を発見した。 ロベルト・ブンゼンとともに、分光学研究に取り組み、セシウムとルビジウムを発見した。フラウンホーファーが発見した太陽光スペクトルの暗線(フラウンホーファー線)がナトリウムのスペクトルと同じ位置に見られることを明らかにし、分光学的方法により太陽の構成元素を同定できることを示した。 このほか音響学、弾性論に関しても研究を行った。.

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ゲルト・ビーニッヒ

ルト・ビーニッヒ(Gerd Binnig, 1947年7月20日 - )はドイツの物理学者である。1986年走査型トンネル顕微鏡の発明の功績により、ハインリッヒ・ローラーとともにノーベル物理学賞を受賞した。走査型トンネル顕微鏡は非常に鋭く尖った探針を導電性の物質の表面に近づけ、流れるトンネル電流から表面の0.5 nmから1.0 nmという原子レベルの分解能で電子状態や構造などを観測するものである。 走査型トンネル顕微鏡と原子間力顕微鏡という原子レベルの表面形状観察に欠かせない装置を発明した、走査型プローブ顕微鏡の始祖と言うべき存在である。.

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コペンハーゲン解釈

ペンハーゲン解釈(コペンハーゲンかいしゃく)は、量子力学の解釈の一つである。 量子力学の状態は、いくつかの異なる状態の重ね合わせで表現される。このことを、どちらの状態であるとも言及できないと解釈し、観測すると観測値に対応する状態に変化する(波束の収縮が起こる)と解釈する。 「コペンハーゲン解釈」という名称は、デンマークの首都コペンハーゲンにあるボーア研究所から発信されたことに由来する。.

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コンプトン効果

ンプトン効果(コンプトンこうか、Compton effect)とは、X線を物体に照射したとき、散乱X線の波長が入射X線の波長より長くなる現象である。これは電子によるX線の非弾性散乱によって起こる現象であり、X線(電磁波)が粒子性をもつこと、つまり光子として振る舞うことを示す。また、コンプトン効果の生じる散乱をコンプトン散乱(コンプトンさんらん、Compton scattering)と呼ぶ。 .

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シュレーディンガー方程式

ュレーディンガー方程式(シュレーディンガーほうていしき、Schrödinger equation)とは、物理学の量子力学における基礎方程式である。 シュレーディンガー方程式という名前は、提案者であるオーストリアの物理学者エルヴィン・シュレーディンガーにちなむ。1926年にシュレーディンガーは量子力学の基礎理論に関する一連の論文を提出した。 シュレーディンガー方程式の解は一般的に波動関数と呼ばれる。波動関数はまた状態関数とも呼ばれ、量子系(電子など量子力学で取り扱う対象)の状態を表す。シュレーディンガー方程式は、ある状況の下で量子系が取り得る量子状態を決定し、また系の量子状態が時間的に変化していくかを記述する。あるいは、波動関数を量子系の状態を表すベクトルの成分と見た場合、シュレーディンガー方程式は状態ベクトルの時間発展方程式に置き換えられる。状態ベクトルによる記述は波動関数を用いた場合と異なり物理量の表現によらないため、より一般的である。シュレーディンガー方程式では、波動関数や状態ベクトルによって表される量子系の状態が時間とともに変化するという見方をする。状態が時間変化するという考え方はシュレーディンガー描像と呼ばれる。 シュレーディンガー方程式はその形式によっていくつかの種類に分類される。ひとつの分類は時間依存性で、時間に依存するシュレーディンガー方程式と時間に依存しないシュレーディンガー方程式がある。時間に依存するシュレーディンガー方程式(time-dependent Schrödinger equation; TDSE)は、波動関数の時間的変化を記述する方程式であり、波動関数の変化の仕方は波動関数にかかるハミルトニアンによって決定される。解析力学におけるハミルトニアンは系のエネルギーに対応する関数だったが、量子力学においてはエネルギー固有状態を決定する作用素物理学の文献において作用素は演算子とも呼ばれる。以下では作用素の意味で演算子という語を用いる。である。 時間に依存しないシュレーディンガー方程式(time-independent Schrödinger equation; TISE)はハミルトニアンの固有値方程式である。時間に依存しないシュレーディンガー方程式は、系のエネルギーが一定に保たれる閉じた系に対する波動関数を決定する。 シュレーディンガー方程式のもう1つの分類として、方程式の線型性がある。通常、線型なシュレーディンガー方程式は単にシュレーディンガー方程式と呼ばれる。線型なシュレーディンガー方程式は斉次方程式であるため、方程式の解となる波動関数の線型結合もまた方程式の解となる。 非線型シュレーディンガー方程式(non-linear Schrödinger equation; NLS)は、通常のシュレーディンガー方程式におけるハミルトニアンにあたる部分が波動関数自身に依存する形の方程式である。シュレーディンガー方程式に非線型性が現れるのは例えば、複数の粒子が相互作用する系について、相互作用ポテンシャルを平均場近似することにより一粒子に対するポテンシャルに置き換えることによる。相互作用ポテンシャルが求めるべき波動関数自身に依存する一体ポテンシャルとなる場合、方程式は非線型となる(詳細は例えばハートリー=フォック方程式、グロス=ピタエフスキー方程式などを参照)。本項では主に線型なシュレーディンガー方程式について述べる。.

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シュテルン=ゲルラッハの実験

ュテルン=ゲルラッハの実験(シュテルン=ゲルラッハのじっけん)は1922年にシュテルンと が行った実験である。加熱して蒸発させた銀粒子をビームとして磁界中に通過させると、ビームは2点に分かれることを示した。これは、電子にスピンがあることを示す。 シュテルン=ゲルラッハの実験の模式図.

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シェルドン・グラショー

ェルドン・グラショー(Sheldon Lee Glashow, 1932年12月5日 – )は、アメリカ合衆国の物理学者。ボストン大学の、数学と物理学の教授である。.

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ジュリアン・シュウィンガー

ュリアン・セイモア・シュウィンガー(Julian Seymour Schwinger, 1918年2月12日 - 1994年7月16日)はアメリカ合衆国の理論物理学者。繰り込み理論によって量子電磁力学を完成させた功績で朝永振一郎、リチャード・P・ファインマンとともに1965年のノーベル物理学賞を受賞した。.

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ジョン・バーディーン

ョン・バーディーン(John Bardeen, 1908年5月23日 - 1991年1月30日)はアメリカの物理学者。 1956年にウィリアム・ショックレー、ウォルター・ブラッテンとトランジスタの発明によって、さらに1972年にレオン・クーパー、ジョン・ロバート・シュリーファーと超伝導に関するいわゆるBCS理論でノーベル物理学賞を受賞しており、2017年現在、ノーベル物理学賞を2度受賞した唯一の人物である2013年現在、ノーベル賞を2度受賞した人物はバーディーンを含めて4名いるが、物理学賞を2度受賞したのは彼だけである。詳しくは国別のノーベル賞受賞者を参照のこと。。.

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ジョン・ロバート・シュリーファー

ョン・ロバート・シュリーファー(John Robert Schrieffer、1931年5月31日 – )はアメリカ合衆国の物理学者。超伝導に関する初めての微視的な理論であるBCS理論を提案した業績により、ジョン・バーディーン、レオン・クーパーとともに1972年度のノーベル物理学賞を受賞した。.

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ジョン・フォン・ノイマン

ョン・フォン・ノイマン(ハンガリー名:Neumann János(ナイマン・ヤーノシュ、)、ドイツ名:ヨハネス・ルートヴィヒ・フォン・ノイマン、John von Neumann, Margittai Neumann János Lajos, Johannes Ludwig von Neumann, 1903年12月28日 - 1957年2月8日)はハンガリー出身のアメリカ合衆国の数学者。20世紀科学史における最重要人物の一人。数学・物理学・工学・計算機科学・経済学・気象学・心理学・政治学に影響を与えた。第二次世界大戦中の原子爆弾開発や、その後の核政策への関与でも知られる。.

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ジョン・スチュワート・ベル

ョン・スチュアート・ベル(John Stewart Bell, 1928年6月28日 - 1990年10月1日)は物理学者で、量子物理学の最も重要な定理のひとつであるベルの定理の提唱者である。 彼は北アイルランドのベルファストに生まれ、1948年にクイーンズ大学を実験物理学で卒業した。その後、バーミンガム大学で原子核物理と場の量子論を専門として博士号を取得した。 1960年にCERNの研究者となり、以後亡くなるまでそこに勤めた。 1964年、"On the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox(EPRパラドックスについて)"という題の論文を書いた。彼のその論文で、現在ではベルの不等式と呼ばれている結果を導いた。ベルの不等式は局所性と実在性と呼ばれる二つの仮定を認めた任意の理論に対して成り立つ不等式だが、同論文において量子力学では不等式が成り立たないことも示されており、局所実在性と量子力学が本質的に相容れないものであることを意味するこの結果は物理のみならず哲学の世界にも大きな衝撃を与えた。 その後、フランスの物理学者アラン・アスペはベルの不等式が成り立たないことを実験的に証明し、自然界において局所実在性が成り立たないことが示された。 ベルは1990年に脳内出血によりベルファストで亡くなった。.

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ジョージ・パジェット・トムソン

ョージ・パジェット・トムソン(George Paget Thomson、1892年5月3日 – 1975年9月10日)は、イギリスのケンブリッジ生まれの物理学者である。1937年電子の波動性の証明によってノーベル物理学賞を受賞した。父親もノーベル賞受賞者のジョゼフ・ジョン・トムソンである。.

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ジョージ・ウーレンベック

ーズミット。1928年頃の写真。 ジョージ・ウーレンベック(George Eugene Uhlenbeck、1900年12月6日 - 1988年10月31日)はアメリカ合衆国に移住したオランダの物理学者である。電子のスピンの発見者とされる。.

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ジョージ・ガモフ

ョージ・ガモフ(George Gamow, Джордж Гамов, Георгий Антонович Гамов, ゲオルギー・アントノヴィッチ・ガモフ, 1904年3月4日 - 1968年8月19日)は、ロシア帝国領オデッサ(現在はウクライナ領)生まれのアメリカの理論物理学者。アレクサンドル・フリードマンの弟子。.

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ジョージ・E・スミス

ョージ・エルウッド・スミス(George Elwood Smith, 1930年5月10日 - )はアメリカの科学者で、電荷結合素子(CCD)の発明者の一人である。2009年にノーベル物理学賞を1/4で共同受賞した。受賞理由は「撮像半導体回路(CCDセンサー)の発明」である。.

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ジェイムス・フランク

ェイムズ・フランク(James Franck, 1882年8月26日 - 1964年5月21日)は、ドイツのユダヤ系物理学者。ナチス政権に反対してアメリカに逃れた。グスタフ・ヘルツと行ったフランク=ヘルツの実験や、核兵器の無警告での使用に反対したフランクレポートなどの業績を残した。1925年、ヘルツとともにノーベル物理学賞を受賞。.

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スペクトル線

ペクトル線(Spectral line)とは、他の領域では一様で連続な光スペクトル上に現れる暗線または輝線である。狭い周波数領域における光子数が、隣接周波数帯に比べ少ない、あるいは多いために生じる。.

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スピン角運動量

ピン角運動量(スピンかくうんどうりょう、spin angular momentum)は、量子力学上の概念で、粒子が持つ固有の角運動量である。単にスピンとも呼ばれる。粒子の角運動量には、スピン以外にも粒子の回転運動に由来する角運動量である軌道角運動量が存在し、スピンと軌道角運動量の和を全角運動量と呼ぶ。ここでいう「粒子」は電子やクォークなどの素粒子であっても、ハドロンや原子核や原子など複数の素粒子から構成される複合粒子であってもよい。 「スピン」という名称はこの概念が粒子の「自転」のようなものだと捉えられたという歴史的理由によるものであるが、現在ではこのような解釈は正しいとは考えられていない。なぜなら、スピンは古典極限 において消滅する為、スピンの概念に対し、「自転」をはじめとした古典的な解釈を付け加えるのは全くの無意味だからであるランダウ=リフシッツ小教程。 量子力学の他の物理量と同様、スピン角運動量は演算子を用いて定義される。この演算子(スピン角運動量演算子)は、スピンの回転軸の方向に対応して定義され、 軸、 軸、 軸方向のスピン演算子をそれぞれ\hat_x,\hat_y,\hat_z と書き表す。これらの演算子の固有値(=これら演算子に対応するオブザーバブルを観測したときに得られる値)は整数もしくは半整数である値 を用いて、 と書き表せる。値 は、粒子のみに依存して決まり、スピン演算子の軸の方向には依存せずに決まる事が知られている。この を粒子のスピン量子数という。 スピン量子数が半整数 になる粒子をフェルミオン、整数 になる粒子をボゾンといい、両者の物理的性質は大きく異る(詳細はそれぞれの項目を参照)。2016年現在知られている範囲において、.

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スティーヴン・ワインバーグ

ティーヴン・ワインバーグ(Steven Weinberg, 1933年5月3日 - )は、アメリカ合衆国出身の物理学者。アブドゥス・サラム、シェルドン・グラショーとともに、電磁気力と弱い力を統合するワインバーグ=サラム理論を完成させた。これによって、1979年にノーベル物理学賞を受賞した。.

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セオドア・メイマン

ドア・ハロルド・メイマン(Theodore Harold Maiman、1927年7月11日 - 2007年5月5日)はアメリカ合衆国の物理学者。.

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サミュエル・ゴーズミット

ミュエル・ゴーズミット(ハウトスミット)(Samuel Abraham Goudsmit、1902年7月11日 - 1978年12月4日)は、米国の物理学者。 1925年にジョージ・ウーレンベックとともに電子のスピンを発見したことが有名である。.

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サンディスク

創業者ジャック・ユアン、エリ・ハラリ、現社長兼CEOサンジェイ・メーロトラ(2010年撮影) サンディスク(SanDisk Corporation、)は、アメリカ合衆国に本拠地をおく、フラッシュメモリー製品を中心に製造を行う企業である。1988年にエリ・ハラリ(Eli Harari)を中心とした不揮発性のメモリを専門とするチームによって設立された。1995年11月にNASDAQに上場し、株式会社となり、2005年には売上高23億ドルまでに成長した。.

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上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。(米国のアンテロープ・キャニオンにて) 光(ひかり)とは、基本的には、人間の目を刺激して明るさを感じさせるものである。 現代の自然科学の分野では、光を「可視光線」と、異なった名称で呼ぶことも行われている。つまり「光」は電磁波の一種と位置付けつつ説明されており、同分野では「光」という言葉で赤外線・紫外線まで含めて指していることも多い。 光は宗教や、哲学、自然科学、物理などの考察の対象とされている。.

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光子

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光電効果

光電効果(こうでんこうか、photoelectric effect)とは、外部光電効果と内部光電効果の総称である。単に光電効果という場合は外部光電効果を指す場合が多い。内部光電効果は光センサなどで広く利用される。光電効果そのものは特異な現象ではなく酸化物、硫化物その他無機化合物、有機化合物等に普遍的に起こる。.

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回折

平面波がスリットから回折する様子を波面で表わした模式図 回折(かいせつ、英語:diffraction)とは媒質中を伝わる波(または波動)に対し障害物が存在する時、波がその障害物の背後など、つまり一見すると幾何学的には到達できない領域に回り込んで伝わっていく現象のことを言う。1665年にイタリアの数学者・物理学者であったフランチェスコ・マリア・グリマルディにより初めて報告された。障害物に対して波長が大きいほど回折角(障害物の背後に回り込む角度)は大きい。 回折は音波、水の波、電磁波(可視光やX線など)を含むあらゆる波について起こる。単色光を十分に狭いスリットに通しスクリーンに当てると回折によって光のあたる範囲が広がる。また、スリットが複数の場合や単一でも波長より広い場合、干渉によって縞模様ができる。この現象は、量子性が顕著となる粒子のビーム(例:電子線、中性子線など)でも起こる(参照:物質波)。.

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固体物理学

固体物理学(こたいぶつりがく、Solid-state physics)とは物理学の一分野であり、より広い意味で使われる物性物理学に含まれる分野である。.

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BCS理論

BCS理論(ビーシーエスりろん、BCS theory、Bardeen Cooper Schrieffer)とは、1911年の超伝導現象発見以来、初めてこの現象を微視的に解明した理論。1957年に米国、イリノイ大学のジョン・バーディーン、レオン・クーパー、ジョン・ロバート・シュリーファーの三人によって提唱された。三人の名前の頭文字からBCSと付けられた。この理論によると超伝導転移温度や比熱などが、式により表される。三人はこの業績により1972年のノーベル物理学賞を受賞した。.

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CCDイメージセンサ

CCDイメージセンサ (シーシーディーイメージセンサ、CCD image sensor)は固体撮像素子のひとつで、ビデオカメラ、デジタルカメラ、光検出器などに広く使用されている半導体素子である。単にCCDと呼ばれることも多い神崎 洋治 (著), 西井 美鷹 (著) 「体系的に学ぶデジタルカメラのしくみ 第2版」日経BPソフトプレス; 第2版 (2009/1/29) 安藤 幸司 (著)「らくらく図解 CCD/CMOSカメラの原理と実践 」加藤俊夫 半導体入門講座(Semiconductor JapanのWeb上講義)第16回 イメージセンサ http://www.roper.co.jp/Html/roper/tech_note/html/rp00.htmhttp://www7.ocn.ne.jp/~terl/JTTAS/JTTAS-CMOS.htm。.

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現象

象(げんしょう φαινόμενoν- phainomenon, pl.

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理論

論(りろん、theory, théorie, Theorie)とは対象となる事象の原因と結果の関係を説明する一般的な論述である。自然科学、人文科学、社会科学などの科学または学問において用いられている。.

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粒子

粒子(りゅうし、particle)は、比較的小さな物体の総称である。大きさの基準は対象によって異なり、また形状などの詳細はその対象によって様々である。特に細かいものを指す微粒子といった語もある。.

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粒子と波動の二重性

粒子と波動の二重性(りゅうしとはどうのにじゅうせい、Wave–particle duality)とは、量子論・量子力学における「量子」が、古典的な見方からすると、粒子的な性質と波動的な性質の両方を持つという性質のことである。 光のような物理現象が示す、このような性質への着目は、クリスティアーン・ホイヘンスとアイザック・ニュートンにより光の「本質」についての対立した理論(光の粒子説と光の波動説)が提出された1600年代に遡る。その後19世紀後半以降、アルベルト・アインシュタインやルイ・ド・ブロイらをはじめとする多くの研究によって、光や電子をはじめ、そういった現象を見せる全てのものは、古典的粒子のような性質も古典的波動のような性質も持つ、という「二重性」のある「量子」であると結論付けられた。この現象は、素粒子だけではなく、原子や分子といった複合粒子でも見られる。実際にはマクロサイズの粒子も波動性を持つが、干渉のような波動性に基づく現象を観測するのは、相当する波長の短さのために困難である。.

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繰り込み

繰り込み(くりこみ)とは、場の量子論で使われる、計算結果が無限大に発散してしまうのを防ぐ数学的な技法であり、同時に場の量子論が満たすべき最重要な原理のひとつでもある。 くりこみにより、場の量子論を電磁相互作用に適用した量子電磁力学が完成した。場の量子論にくりこみを用いる方法は、以後の量子色力学およびワインバーグ・サラム理論を構築する際の規範となる。.

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統計的ばらつき

統計的ばらつき(とうけいてきばらつき、Statistical Dispersion, Statistical Variability)は、データ群の様々な観点でのばらつきの尺度を表す。データの傾向を表す要約統計量は様々である。換言すれば、ばらつきとは母集団の各メンバーの測定値の差異の定量化である。.

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物理学

物理学(ぶつりがく, )は、自然科学の一分野である。自然界に見られる現象には、人間の恣意的な解釈に依らない普遍的な法則があると考え、自然界の現象とその性質を、物質とその間に働く相互作用によって理解すること(力学的理解)、および物質をより基本的な要素に還元して理解すること(原子論的理解)を目的とする。化学、生物学、地学などほかの自然科学に比べ数学との親和性が非常に強い。 古代ギリシアの自然学 にその源があり, という言葉も、元々は自然についての一般的な知識の追求を意味しており、天体現象から生物現象までを含む幅広い概念だった。現在の物理現象のみを追求する として自然哲学から独立した意味を持つようになったのは19世紀からである。 物理学の古典的な研究分野は、物体の運動、光と色彩、音響、電気と磁気、熱、波動、天体の諸現象(物理現象)である。.

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物理量

物理量(ぶつりりょう、physical quantity)とは、.

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物質

物質(ぶっしつ)は、.

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特殊相対性理論

特殊相対性理論(とくしゅそうたいせいりろん、Spezielle Relativitätstheorie、Special relativity)とは、慣性運動する観測者が電磁気学的現象および力学的現象をどのように観測するかを記述する、物理学上の理論である。アルベルト・アインシュタインが1905年に発表した論文に端を発する。特殊相対論と呼ばれる事もある。.

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相対論的量子力学

対論的量子力学(そうたいろんてきりょうしりきがく、relativistic quantum mechanics)は、量子力学に対して特殊相対性理論を適用した理論である。 基礎方程式はクライン-ゴルドン方程式である。素粒子散乱などの多粒子系高エネルギー物理を扱う際は、粒子をさらに場の概念に拡張した場の量子論が使われる。あつかう粒子の速度が光速に比べて十分小さい場合の量子力学(非相対論的量子力学)とは区別される。.

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相対性理論

一般相対性理論によって記述される、2次元空間と時間の作る曲面。地球の質量によって空間が歪むとして記述して、重力を特殊相対性理論に取り入れる。実際の空間は3次元であることに注意すべし。 相対性理論(そうたいせいりろん、Relativitätstheorie, theory of relativity)または相対論は特殊相対性理論と一般相対性理論の総称である。量子論に対し古典論に分類される物理の分野としては、物理史的には最後の「大物」であった。量子力学と並び、いわゆる現代物理の基本的な理論である。 特殊と一般の、いずれもアルベルト・アインシュタインにより記述された。まず、等速運動する慣性系の間において物理法則は互いに不変であるはずという原理(相対性原理)と光速度不変の原理から導かれたのが、特殊相対性理論である(1905年)。特殊相対性理論は、時間と空間に関する相互間の変換が、相対速度が光速に近づくと、従来のいわゆる「ニュートン時空」的に信じられていたガリレイ変換の結果とは違ったものになること、そういった場合にはローレンツ変換が正しい変換であることを示した(「ミンコフスキー時空」)。 続いて、等価原理により加速度によるいわゆる「見かけの重力」と重力場を「等価」として、慣性系以外にも一般化したのが一般相対性理論である(1915〜1916年)。.

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運動量

運動量(うんどうりょう、)とは、初等的には物体の運動の状態を表す物理量で、質量と速度の積として定義される。この意味の運動量は後述する一般化された運動量と区別して、運動学的運動量(あるいは動的運動量、kinetic momentum, dynamical momentum)と呼ばれる。また、角運動量 という運動量とは異なる量と対比する上で、線型運動量 などと呼ばれることもある。 日常生活において、物体の持つ運動量は、動いている物体の止めにくさとして体感される。つまり、重くて速い物体ほど運動量が大きく、静止させるのに大きな力積が必要になる。 アイザック・ニュートンは運動量の時間的変化と力の関係を運動の第2法則として提示した。 解析力学では、上述の定義から離れ、運動量は一般化座標とオイラー=ラグランジュ方程式を通じて与えられる。この運動量は一般化座標系における一般化速度の対応物として、一般化運動量 と呼ばれる。 特にハミルトン形式の解析力学においては、正準方程式を通じて与えられる正準変数の一方を座標と呼び他方を運動量と呼ぶ。この意味の運動量は、他と区別して、正準運動量 と呼ばれる。また、正準運動量は、正準方程式において座標の対となるという意味で、共役運動量 と呼ばれる。運動量は、ハミルトン形式の力学では、速度よりも基本的な量であり、ハミルトン形式で記述される通常の量子力学においても重要な役割を果たす。 共役運動量と通常の運動学的運動量の違いが際立つ例として、磁場中を運動する電子の運動の例が挙げられる(#解析力学における運動量も参照)。電磁場中を運動する電子に対してはローレンツ力が働くが、このローレンツ力に対応する一般化されたポテンシャルエネルギーには電子の速度の項があるために、共役運動量はラグランジアンのポテンシャル項に依存した形になる。このとき共役運動量と運動学的運動量は一致しない。また、電磁場中の電子の運動を記述する古典的ハミルトニアンでは、共役運動量の部分がすべて共役運動量からベクトルポテンシャルの寄与を引いたものに置き換わる。.

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行列力学

行列力学(ぎょうれつりきがく、)は、量子力学における理論形式の一つで、量子論をハイゼンベルク描像で行列表示で定式化したものである。マトリックス力学とも呼ばれる。1925年に物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルクによって提唱され、マックス・ボルン、パスクアル・ヨルダンらともに展開された。.

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超対称性

超対称性(ちょうたいしょうせい,supersymmetry,SUSY)はボソンとフェルミオンの入れ替えに対応する対称性である。この対称性を取り入れた理論は超対称性理論などのように呼ばれる。また、超対称性粒子の一部はダークマターの候補の一つである。2013年1月現在、超対称性粒子は未発見である。.

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超伝導

超伝導(ちょうでんどう、superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。「超電導」と表記されることもある。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。この現象と同時に、マイスナー効果により外部からの磁力線が遮断されることから、電気抵抗の測定によらなくとも、超伝導状態が判別できる。この現象が現れるときの温度は超伝導転移温度と呼ばれ、この温度を室温程度に上昇させること(室温超伝導)は、現代物理学の重要な研究目標の一つ。.

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超流動

超流動(英語:superfluidity)とは、極低温において液体ヘリウムの流動性が高まり、容器の壁面をつたって外へ溢れ出たり、原子一個が通れる程度の隙間に浸透したりする現象で、量子効果が巨視的に現れたものである。1937年、ヘリウム4が超流動性を示すことをピョートル・カピッツァが発見した。.

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黒体

黒体(こくたい、)あるいは完全放射体(かんぜんほうしゃたい)とは、外部から入射する電磁波を、あらゆる波長にわたって完全に吸収し、また熱放射できる物体のこと。.

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黒体放射

黒体放射()とは黒体が放出する熱放射で黒体の温度のみで定まり、実在する物体の放射度は、概して黒体の放射度よりも小さく、黒体放射の波長はプランクの放射式によって理論的に定まる。 温度が低いときは赤っぽく、温度が高いほど青白くなる。夜空に輝く星々も青白い星ほど温度が高い。温度はK(ケルビン)で表示される。 理想的な黒体放射をもっとも再現するとされる空洞放射が温度のみに依存するという法則は、1859年にグスタフ・キルヒホフにより発見された。以来、空洞放射のスペクトルを説明する理論が研究され、最終的に1900年にマックス・プランクによりプランク分布が発見されたことで、その理論が完成された。 物理的に黒体放射をプランク分布で説明するためには、黒体が電磁波を放出する(電気双極子が振動する)ときの振動子の量子化を仮定する必要がある(プランクの法則)。つまり、振動子が持ちうるエネルギー は振動数 の整数倍に比例しなければならない。 この比例定数 は、後にプランク定数とよばれ、物理学の基本定数となった。これは、物理量は連続な値をとり量子化されない、とする古典力学と反する仮定であったが、1905年にアルベルト・アインシュタインがこのプランクの量子化の仮定と光子の概念とを用いて光電効果を説明したことにより、この量子化の仮定に基づいた量子力学が築かれることとなった。.

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走査型電子顕微鏡

走査型電子顕微鏡(そうさがたでんしけんびきょう、Scanning Electron Microscope、SEM)は電子顕微鏡の一種である。電子線を絞って電子ビームとして対象に照射し、対象物から放出される二次電子、反射電子(後方散乱電子、BSE)、透過電子、X線、カソードルミネッセンス(蛍光)、内部起電力等を検出する事で対象を観察する。通常は二次電子像が利用される。透過電子を利用したものはSTEM(走査型透過電子顕微鏡)と呼ばれる。 TEMでは主にサンプルの内部、SEMでは主にサンプル表面の構造を微細に観察する。.

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量子力学

量子力学(りょうしりきがく、quantum mechanics)は、一般相対性理論と同じく現代物理学の根幹を成す理論として知られ、主として分子や原子、あるいはそれを構成する電子など、微視的な物理現象を記述する力学である。 量子力学自身は前述のミクロな系における力学を記述する理論だが、取り扱う系をそうしたミクロな系の集まりとして解析することによって、ニュートン力学に代表される古典論では説明が困難であった巨視的な現象についても記述することができる。たとえば量子統計力学はそのような応用例の一つである。従って、生物や宇宙のようなあらゆる自然現象もその記述の対象となり得る。 代表的な量子力学の理論として、エルヴィン・シュレーディンガーによって創始された、シュレーディンガー方程式を基礎に置く波動力学と、ヴェルナー・ハイゼンベルク、マックス・ボルン、パスクアル・ヨルダンらによって構成された、ハイゼンベルクの運動方程式を基礎に置く行列力学がある。ただしこの二つは数学的に等価である。 基礎科学として重要で、現代の様々な科学や技術に必須な分野である。 たとえば科学分野について、太陽表面の黒点が磁石になっている現象は、量子力学によって初めて解明された。 技術分野について、半導体を利用する電子機器の設計など、微細な領域に関するテクノロジーのほとんどは量子力学を基礎として成り立っている。そのため量子力学の適用範囲の広さと現代生活への影響の大きさは非常に大きなものとなっている。一例として、パソコンや携帯電話、レーザーの発振器などは量子力学の応用で開発されている。工学において、電子工学や超伝導は量子力学を基礎として展開している。.

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量子化

量子化(りょうしか、quantization)とは、ある物理量が量子の整数倍になること、あるいは整数倍にする処理のこと。.

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量子化学

量子化学(りょうしかがく、quantum chemistry)とは理論化学(物理化学)の一分野で、量子力学の諸原理を化学の諸問題に適用し、原子と電子の振る舞いから分子構造や物性あるいは反応性を理論的に説明づける学問分野である。.

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量子テレポーテーション

量子テレポーテーション(りょうしテレポーテーション、英:Quantum teleportation)とは、古典的な情報伝達手段と量子もつれ (Quantum entanglement) の効果を利用して離れた場所に量子状態を転送することである。 テレポーテーションという名前であるものの、粒子が空間の別の場所に瞬間移動するわけではない。量子もつれの関係にある2つの粒子のうち一方の状態を観測すると瞬時にもう一方の状態が確定的に判明することからこのような名前がついた。また、この際に粒子間で情報の伝達や物理的作用は起こっていない。これは、観測により任意の量子状態を実現することは不可能であることからもわかる。したがって、量子テレポーテーションを用いれば超光速通信が実現できるなどということはない。 古典的な情報転送の経路を俗に古典チャンネルなどと言うことに対し、量子もつれによる転送をアインシュタイン=ポドルスキー=ローゼン (Einstein-Podolsky-Rosen; EPR) チャンネルと呼ぶ。EPR相関から来ている。古典チャンネルでは任意の量子状態を送ることはできず、量子状態を送るには系自体を送信するか、量子テレポーテーションを用いる必要がある。.

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量子ホール効果

量子ホール効果(りょうしホールこうか、quantum hall effect)は、半導体‐絶縁体界面や半導体のヘテロ接合などで実現される、2次元電子系に対し強い磁場(強磁場)を印加すると、電子の軌道運動が量子化され、エネルギー準位が離散的な値に縮退し、ランダウ準位が形成される現象を指す。ランダウ準位の状態密度は実際の試料では不純物の影響によってある程度の広がりを持つ。この時、フェルミ準位の下の電子は、波動関数が空間的に局在するようになる。これをアンダーソン局在という。 そして絶対温度がゼロ度(.

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量子エレクトロニクス

量子エレクトロニクス(りょうしエレクトロニクス、英語:quantum electronics)とは微視的環境における電子と光子の振る舞いにおける量子力学の効果を扱った物理学の分野である。 今日ではさまざまな知見が得られていて他の分野に波及している。固体物理学には量子力学が取り入れられ電子の振る舞いが明らかになった。半導体物理において研究が進み電子工学に応用される。 この分野は光子が電子に影響を受けるレーザーの基礎的過程(吸光、自発的放出、誘導放出)をも取り扱う。 1950年代から70年代にかけて研究が進んだ。今日、量子光学の研究の成果は原子物理や固体物理だけでなく幅広い分野で使用されている。.

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量子コンピュータ

量子コンピュータ (りょうしコンピュータ、英語:quantum computer) は、量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現するとされるコンピュータ。従来のコンピュータの論理ゲートに代えて、「量子ゲート」を用いて量子計算を行う原理のものについて研究がさかんであるが、他の方式についても研究・開発は行われている。 いわゆる電子式など従来の一般的なコンピュータ(以下「古典コンピュータ」)の素子は、情報について、「0か1」などなんらかの2値をあらわすいずれかの状態しか持ち得ない「ビット」で扱う。量子コンピュータは「量子ビット」 (qubit; quantum bit、キュービット) により、重ね合わせ状態によって情報を扱う。 n量子ビットがあれば、2^nの状態を同時に計算できる。もし、数千qubitのハードウェアが実現した場合、この量子ビットを複数利用して、量子コンピュータは古典コンピュータでは実現し得ない規模の並列コンピューティングが実現する。2^以下)で数千年かかっても解けないような計算でも、例えば数十秒といった短い時間でこなすことができる、とされている。--> 量子コンピュータの能力については、計算理論上の議論と、実際に実現されつつある現実の機械についての議論がある。#計算能力の節を参照。.

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量子もつれ

量子もつれ(りょうしもつれ、quantum entanglement)とは、一般的に を漠然と指す用語として用いられる。しかし、量子情報理論においてはより限定的に、 を表す用語として用いられる。 (2)は(1)のある側面を緻密化したものであるが、捨象された部分も少なくない。例えば典型的な非局所効果であるベルの不等式の破れなどは(2)の枠組みにはなじまない。 どちらの意味においても、 複合系の状態がそれを構成する個々の部分系の量子状態の積として表せないときにのみ、量子もつれは存在する(逆は必ずしも真ではない)。このときの複合系の状態をエンタングル状態という。量子もつれは、量子絡み合い(りょうしからみあい)、量子エンタングルメントまたは単にエンタングルメントともよばれる。.

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量子光学

量子光学(りょうしこうがく、quantum optics)は、物理学の研究分野の1つで、量子力学を基礎として光のふるまいや光と物質の相互作用を研究する分野である。光の波動性を電磁場として量子化することで生まれた。フーリエ光学などにより実用化されている。.

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量子状態

量子状態(りょうしじょうたい、)とは、量子論で記述される系(量子系)がとる状態のことである。 これは系の物理量(可観測量、オブザーバブル)を測定したとき、その測定値のバラつき具合を表す確率分布によって定義される。 以下に述べるように、量子状態には、純粋状態と混合状態とがある。.

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量子統計力学

量子統計力学 (りょうしとうけいりきがく、) とは量子力学的な系を扱う統計力学の手法。統計力学の基礎づけは量子力学に拠っているため、広義には統計力学一般を意味し、狭義には古典近似を用いないモデルを指す。対義語は古典統計力学。.

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量子生物学

量子生物学(りょうしせいぶつがく)とは、量子力学の言葉で生命現象を記述しようとする(量子力学の考え方で生物の活動を説明しようとする)科学の一分野である。.

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量子脳理論

量子脳理論(りょうしのうりろん)は、脳のマクロスケールでの振舞い、または意識の問題に、系の持つ量子力学的な性質が深く関わっているとする考え方の総称。心または意識に関する量子力学的アプローチ(Quantum approach to mind/consciousness)、クオンタム・マインド(Quantum mind)、量子意識(Quantum consciousness)などとも言われる。具体的な理論にはいくつかの流派が存在する。.

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量子重力理論

量子重力理論(りょうしじゅうりょくりろん、)は、重力相互作用(重力)を量子化した理論である。単に量子重力(りょうしじゅうりょく:Quantum Gravity(QG), Quantum Gravitation)または重力の量子論(Quantum Theory of Gravity)などとも呼ばれる。 ユダヤ系ロシア人のマトベイ・ブロンスタインがパイオニアとされる。一般相対性理論と量子力学の双方を統一する理論と期待されている。物理学の基礎概念である時間、空間、物質、力を統一的に理解するための鍵であり、物理学における最重要課題の一つと言われている。 量子重力理論は現時点ではまったく未完成の未知の理論である。量子重力を考える上で最大の問題点はその指針とすべき基本的な原理がよく分かっていないということである。そもそも重力は自然界に存在する四つの力(基本相互作用)の中で最も弱い。従って、量子化された重力が関係していると考えられる現象が現在到達できる技術レベルでは観測できないためである。.

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量子色力学

量子色力学(りょうしいろりきがく、、略称: QCD)とは、素粒子物理学において、SU(3)ゲージ対称性に基づき、強い相互作用を記述する場の量子論である。.

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量子電磁力学

量子電磁力学(りょうしでんじりきがく、, QED)とは、電子を始めとする荷電粒子間の電磁相互作用を量子論的に記述する場の量子論である。量子電気力学と訳される場合もある。.

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量子暗号

量子暗号(りょうしあんごう、Quantum cryptography)とは、通常は量子鍵配送のことを指す。完全な秘密通信は、伝送する情報の量と同じ長さの秘密鍵を送信者と受信者が共有することで初めて可能になる(ワンタイムパッドと呼ばれる方式を用いる)。この秘密鍵の共有を量子状態の特性によって実現し、通信路上の盗聴が検出できる。計算量的安全性でなく情報理論的安全性であることと、その実装の基礎が量子力学という物理学の基本法則に基づいていることが特徴である。なお、商用に広く用いられる公開鍵暗号は解読に計算時間が膨大にかかるだけ(計算量的安全性)であり、情報理論的に安全な秘密通信ではない。量子暗号は量子情報理論の、現在のところほぼ唯一の現実的な応用である。 別の概念として、量子コンピュータを用いた公開鍵暗号方式を「量子公開鍵暗号」ということがある。例えば、OTU暗号 (岡本・田中・内山暗号) はナップサック問題といわれるNP完全問題に基づいており、鍵の生成時に離散対数問題を解くために量子コンピュータを用いる。.

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量子情報科学

量子情報科学(りょうしじょうほうかがく、quantum information science)とは、量子論の中でも情報理論に関する研究領域、およびその結果を応用した科学技術を指す。量子もつれ状態における非局所相関などの量子論特有の現象について実験的に検証する基礎研究と、その結果の応用に関する工学的な研究の二つの側面を持つ科学分野である。特に情報通信技術や計算機科学への応用が期待され、主要な研究テーマには量子コンピュータ、量子暗号、量子テレポーテーションなどが挙げられる。量子コンピュータや量子暗号については様々なアーキテクチャやプロトコルが考案されており、そこで扱われる情報単位は量子ビットと呼ばれる。2012年に量子情報科学分野に対して史上初のノーベル物理学賞が与えられるなど、実用化を視野に入れた研究および技術開発が行われている。.

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金属

リウム の結晶。 リチウム。原子番号が一番小さな金属 金属(きんぞく、metal)とは、展性、塑性(延性)に富み機械工作が可能な、電気および熱の良導体であり、金属光沢という特有の光沢を持つ物質の総称である。水銀を例外として常温・常圧状態では透明ではない固体となり、液化状態でも良導体性と光沢性は維持される。 単体で金属の性質を持つ元素を「金属元素」と呼び、金属内部の原子同士は金属結合という陽イオンが自由電子を媒介とする金属結晶状態にある。周期表において、ホウ素、ケイ素、ヒ素、テルル、アスタチン(これらは半金属と呼ばれる)を結ぶ斜めの線より左に位置する元素が金属元素に当たる。異なる金属同士の混合物である合金、ある種の非金属を含む相でも金属様性質を示すものは金属に含まれる。.

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色(いろ、color)は、可視光の組成の差によって感覚質の差が認められる視知覚である色知覚、および、色知覚を起こす刺激である色刺激を指す『色彩学概説』 千々岩 英彰 東京大学出版会。 色覚は、目を受容器とする感覚である視覚の機能のひとつであり、色刺激に由来する知覚である色知覚を司る。色知覚は、質量や体積のような機械的な物理量ではなく、音の大きさのような心理物理量である。例えば、物理的な対応物が擬似的に存在しないのに色を知覚する例として、ベンハムの独楽がある。同一の色刺激であっても同一の色知覚が成立するとは限らず、前後の知覚や観測者の状態によって、結果は異なる。 類語に色彩(しきさい)があり、日本工業規格JIS Z 8105:2000「色に関する用語」日本規格協会、p.

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離散数学

離散数学(りさんすうがく、英語:discrete mathematics)とは、原則として離散的な(言い換えると連続でない、とびとびの)対象をあつかう数学のことである。有限数学あるいは離散数理と呼ばれることもある。 グラフ理論、組み合わせ理論、最適化問題、計算幾何学、プログラミング、アルゴリズム論が絡む応用分野で、その領域を包括的・抽象的に表現する際に用いられることが多い。またもちろん離散数学には整数論が含まれるが、初等整数論を超えると解析学などとも関係し(解析的整数論)、離散数学の範疇を超える。.

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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。.

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電弱相互作用

電弱相互作用(でんじゃくそうごさよう、)とは、物理学において、電磁気力と弱い相互作用を統一した相互作用である。この理論を電弱統一理論という。質量のない粒子に質量を与えるため、ヒッグス機構が考案された。.

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電磁相互作用

電磁相互作用(でんじそうごさよう)は、電場あるいは磁場から電荷が力を受ける相互作用のことをいい、基本相互作用の一つである。電磁気学によって記述される。場の理論においてラグランジアンに対してU(1)ゲージ対称性を付与することで現れるU(1)ゲージ場の成分が電磁気学におけるいわゆるスカラーポテンシャル及びベクトルポテンシャルと対応し、また自身についても対応する自由ラグランジアンを持っている。ラグランジュ形式で議論することで、物質に対応する変数でオイラーラグランジュ方程式を解くことで電磁場から物質に対しての影響を、逆に電磁場に対応する変数でオイラーラグランジュ方程式を解くことで物質側から電磁場に与える影響を導き出すことができ、それぞれ、通常の力学でのローレンツ力とマクスウェル方程式のうちのガウスの法則とアンペールマクスウェル方程式を導出することになる。.

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電界放出

電界放出(または電界電子放出、Field Emission、FE)とは,物体表面に強い電界を加えることでポテンシャル障壁を薄くし,トンネル効果によって表面を抜けた電子を外部へ放出する現象のことである。 物質表面に電場が加わると、ショットキー効果によって仕事関数が減少する。 電場をさらに大きくし、表面近傍(10Å程度以下)の空間の仕事関数がフェルミ準位以下になると、トンネル効果によって金属内の電子が常温でも外部に放出される。 一般的に、電界放出は温度に依存しない。 電界放出による電流密度Jは、物質による定数C、D(Dは主に仕事関数により決まる)を用いて次のように表される。.

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電気伝導率

電気伝導率(でんきでんどうりつ、electrical conductivity)とは、物質中における電気伝導のしやすさを表す物性量である。導電率(どうでんりつ)や電気伝導度(でんきでんどうど)とも呼ばれる。理学系では「電気伝導率」、工学系では「導電率」と呼ばれる傾向がある。また、『学術用語集』では「電気伝導率」が多く、次いで「電気伝導度」である。 農学分野において肥料濃度の目安として用いられるが、この場合は英語の頭文字をとり、「EC濃度」もしくは単に「EC」と呼ぶことが多い。 なお、英語の は電気伝導度と訳されることがあるが、標準的な用語はコンダクタンスである。 電気伝導率は物質ごとに値が異なる物性量である。金属の電気伝導率は非常に大きいが水晶などの絶縁体では電気伝導率は非常に小さい。例えば、金属である銀は銀の電気伝導率は であるが、ガラスでは S/m から S/m である。.

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陰極線

極線(いんきょくせん、Cathode ray)とは真空管の中で観察される電子の流れである。真空に排気されたガラス容器に一対の電極を封入して電圧をかけると、陰極(電源のマイナス端子に接続された電極)の逆側にある容器内壁が発光する。その原因は陰極表面から電子が垂直に撃ち出されることによる。この現象は1869年にドイツの物理学者ヴィルヘルム・ヒットルフによって初めて観察され、1876年にによってKathodenstrahlen(陰極線)と名付けられた。近年では電子線や電子ビームと呼ばれることが多い。 電子が初めて発見されたのは、陰極線を構成する粒子としてであった。1897年、英国の物理学者J・J・トムソンは、陰極線の正体が負電荷を持つ未知の粒子であることを示し、この粒子が後に「電子」と呼ばれるようになった。初期のテレビに用いられていたブラウン管(CRT、cathode ray tubeすなわち「陰極線管」)は、収束させた陰極線を電場や磁場で偏向させることによって像を作っている。.

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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。.

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H. デビッド・ポリツァー

ヒュー・デビッド・ポリツァー(Hugh David Politzer, 1949年8月31日 – )はアメリカ合衆国の理論物理学者。デイビッド・グロス、フランク・ウィルチェックとともに、強い相互作用の理論における漸近的自由性の発見によって2004年度のノーベル物理学賞を授与された。 ポリツァーはニューヨークに生まれた。1966年にブロンクス理科高校を卒業し、学士号は1969年にミシガン大学で、博士号はシドニー・コールマンの指導の下で1974年にで取得した。1973年に出版された最初の論文では、クォークの距離が近づけば近づくほど、色荷に由来する強い相互作用が弱くなるという漸近的自由性の現象を指摘した。クオークが極端に近くなると、それらの間に働く核力が弱くなるので、自由な粒子のように振舞う。同じ頃、プリンストン大学のデイビッド・グロス、フランク・ウィルチェックにより独立に発見されていたこの結果は強い相互作用の理論を発展させる上で極めて重要なものだった。 トーマス・アップルキストとともに、ポリツァーはチャームクォークと反チャームクオークでできた素粒子であり、実験物理学者がジェイプサイ中間子と呼ぶチャーモニウムの存在の予言に中心的な役割を果たした。 ポリツァーは、カリフォルニア工科大学に移るまでの1974年から1977年まで、ハーバード大学のジュニアフェローの職に就き、現在はここの理論物理学の教授である。1989年、彼はポール・ニューマンがレズリー・グローヴス中将役を演じた映画、Fat Man and Little Boyに、マンハッタン計画に携わったロバート・サーバーとともに端役で出演した。.

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核磁気共鳴

核磁気共鳴(かくじききょうめい、nuclear magnetic resonance、NMR) は外部静磁場に置かれた原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用する現象である。.

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核磁気共鳴画像法

頭部のMRI(T1)画像 頭の頂部から下へ向けて連続撮影し、動画化したもの 核磁気共鳴画像法(かくじききょうめいがぞうほう、, MRI)とは、核磁気共鳴(, NMR)現象を利用して生体内の内部の情報を画像にする方法である。磁気共鳴映像法とも。.

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標準模型

標準模型(ひょうじゅんもけい、、略称: SM)とは、素粒子物理学において、強い相互作用、弱い相互作用、電磁相互作用の3つの基本的な相互作用を記述するための理論のひとつである。標準理論(ひょうじゅんりろん)または標準モデル(ひょうじゅんモデル)とも言う。.

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次元

次元(じげん)は、空間の広がりをあらわす一つの指標である。座標が導入された空間ではその自由度を変数の組の大きさとして表現することができることから、要素の数・自由度として捉えることができ、数学や計算機において要素の配列の長さを指して次元ということもある。自然科学においては、物理量の自由度として考えられる要素の度合いを言い、物理的単位の種類を記述するのに用いられる。 直感的に言えば、ある空間内で特定の場所や物を唯一指ししめすのに、どれだけの変数があれば十分か、ということである。たとえば、地球は3次元的な物体であるが、表面だけを考えれば、緯度・経度で位置が指定できるので2次元空間であるとも言える。しかし、人との待ち合わせのときには建物の階数や時間を指定する必要があるため、この観点からは我々は4次元空間に生きているとも言える。 超立方体正八胞体は四次元図形の例である。数学と無縁な人は「正八胞体は四つの次元を持つ」というような「次元」という言葉の使い方をしてしまうこともあるが、専門用語としての通常の使い方は「正八胞体は次元(として) 4 を持つ」とか「正八胞体の次元は 4 である」といった表現になる(図形の次元はひとつの数値であって、いくつもあるようなものではない)。 また、転じて次元は世界の構造を意味することがある。.

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水素原子

水素原子のモデル 水素原子(Hydrogen atom)は、水素の原子である。電気的に中性な原子で、1つの陽子と1つの電子がクーロン力で結合している。水素原子は、宇宙の全質量の約75%を占める 。 還元作用のため活性水素(Active hydrogen)とも呼ばれる。地球上では、単離した水素原子は非常に珍しい。その代わり、水素は他の原子と化合物を作るか、自身と結合して二原子分子である水素分子(H2)を形成する。水素分子が一般的に水素と呼ばれる物質である。「水素原子」と「原子状水素」という用語は、重なっている意味もあるが、全く同義ではない。例えば、水分子は、2つの水素原子を含むが、原子状水素は含まない。.

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水素原子におけるシュレーディンガー方程式の解

本項、水素原子におけるシュレーディンガー方程式の解(すいそげんしにおけるシュレーディンガーほうていしきのかい)では、ハミルトニアンが と書ける二粒子系の時間非依存なシュレーディンガー方程式の厳密解を解く(式中の記号の意味は後述)。 物理学的にはこれは、.

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波動関数

波動関数(はどうかんすう、wave function)は、もともとは波動現象一般を表す関数のことだが、現在では量子状態(より正確には純粋状態)を表す複素数値関数のことを指すことがほとんどである。.

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測定

測定(そくてい、Messung、mesure physique、measurement)は、様々な対象の量を、決められた一定の基準と比較し、数値と符号で表すことを指すJIS Z8103「計測用語」今井(2007)、p1-3 はじめに。人間の五感では環境や体調また錯視など不正確さから免れられず、また限界があるが、測定は機器を使うことでこれらの問題を克服し、科学の基本となる現象の数値化を可能とする。ただし、得られた値には常に測定誤差がつきまとい、これを斟酌した対応が必要となる。 ルドルフ・カルナップは1966年の著書『物理学の哲学的基礎』にて科学における主要な概念として、分類概念・比較概念・量的概念の3つを提示した。このうち、量的概念 (quantitative concept) を「対象が数値を持つ概念」と規定し、その把握には規則と客観的な手続きに則った判断が求められるとした。そしてこの物理学的測定は、測定する対象の性質や状態のメカニズム理論に基づいた尺度構成が重要になる。測定に関する理論および実践についての科学は、計量学(metrology)と呼ばれる。 測定の対象は自然科学だけにとどまらない。会計学においても貨幣的尺度を用いた評価や、企業の財務会計と適切なモデルを対応づけることなどを「測定」とするAmey,L.R.,A.ConceptualApproachtoManagement.NewYork:Prager,1986, p.130.

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朝永振一郎

朝永 振一郎(ともなが しんいちろう、1906年(明治39年)3月31日 - 1979年(昭和54年)7月8日)は、日本の物理学者。相対論的に共変でなかった場の量子論を超多時間論で共変な形にして場の演算子を形成し、場の量子論を一新した。超多時間論を基に繰り込み理論の手法を生み出し、量子電磁力学の発展に寄与した功績によってノーベル物理学賞を受賞した。また、非摂動論の一般理論である中間結合理論は、物性や素粒子の状態を調べる基本手法となった。東京生まれで京都育ち。なお、朝永家自体は長崎県の出身。武蔵野市名誉市民。.

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散乱

散乱(さんらん、)とは、光などの波や粒子がターゲットと衝突あるいは相互作用して方向を変えられること。.

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