４月度その１２：ノーベル賞シリーズ ➡ 棒磁石のN極とS極を絶対的に決定する方法！ 追記あり 追記の追記あり

ノーベル賞シリーズ ➡ 棒磁石のN極とS極を絶対的に決定する方法！

そんな方法があるのか？

あるのである！

棒磁石の上にCo60（コバルト60：ベータ線である電子を放出してベータ崩壊する放射性元素）を置き、絶対零度近くにまで冷やす

Co60は、ベータ崩壊する際に電子を放出するが、その後、直ちにガンマγ線も放射し、このガンマγ線は空間的にカタヨリなく等方的に放射される

しかし、ベータ崩壊して放出される電子は空間的にカタヨリを持って放出され、それはS極側により多くカタヨッて放出される

よって、棒磁石のS極が決定付けられるのである、図では磁力線のイメージが出ているが、この磁力線に矢印の方向が付けられるのである！

パリティ対称性の破れ：

[パリティ対称性の破れ - Wikipedia] よりの引用です

パリティ対称性とは、物理現象は鏡に写した状態でも同じ結果となり差は出ない（鏡像でも同じ物理現象、左右を入れ替えても同じ結果となる）を、パリティ対称性が保たれていると言う

物理現象の相互作用は、強い相互作用（核力の事）、電磁相互作用（光の出し入れの事）、弱い相互作用（ベータ崩壊の事）、重力相互作用（月が地球を回る事）の四種に分けられ、弱い相互作用を除きすべてパリティ対称性は保たれている（実像と鏡像現象に差はなく、画像を見てもそれが実像か鏡像か、識別できない）、が、弱い相互作用だけはパリティ対称性は破られていて、実像と鏡像は同じ結果にはならない

ちなみに上の棒磁石の説明でガンマ線が等方に放射されるのは、ガンマ線は電磁波であり電磁相互作用なのであって、パリティは保存されるからである

Wikiに載っている図を示せば：

左が実像で右が鏡像なのだけれども、ソレノイド・コイル（グルンコと巻いてあるコイル）が作る磁場の方向または磁力線の方向は、実像と虚像で逆になる、という事がスグには分かり難い（実像は左巻きのソレノイド、それが鏡像では右巻きのソレノイドとなって、発生する磁場・磁極線は逆向きとなるのであるが、一般には分かり難いのである）
この図はパリティが保存されていれば、鏡像は実像と同じで反映された像になるので電子は上により多く放出される訳だが、実際には下に多く放出され、パリティ保存則は破られる、を示す図で、一般に左と右は実像なり鏡像を見ていても識別できないが、弱い相互作用の下では識別できる、とするもの

オズマ問題：

オズマ問題 [オズマ問題 - Wikipedia] とは、宇宙人に右と左の区別を伝える事はできるか？という問題で、出来ない、が長い間の答えであったが、弱い相互作用におけるパリティ対称性の破れが発見されて、正物質であれば可能、となった（相手が反物質で出来ていれば反対の結果となるので）

ヤンとリーの予測とウーの検証実験：

1956年にヤンとリーは、弱い相互作用が関与する物理現象ではパリティの対称性が破れると予想した、この予想は、1957年にウーにより、弱い相互作用が関与する物理現象であるベータ崩壊を観測する実験で確かめられた、ヤンとリーは、この功績によりノーベル物理学賞を受賞した、1957年の事である

ウーの実験は鏡像での実験をしている訳ではない、実像のみであって、そこでカタヨリが確認されたので、それで充分なのである

最後に：

私の感想を述べれば、右と左の識別か可能になるより、棒磁石のS極が決定できる、もしくは磁力線に絶対的な矢印を付けられる事の方が大きいのような気がする

磁力線はグルっと一周しているのである、そしてN極からS極に磁力線は向かう、これは約束事で必要である、が、S極が絶対的に決定できれば磁力線の方向も決定できる事になる

所で、オズマ問題では、宇宙人に右左を伝える事ができるか？であったが、宇宙人と東西南北を共有する事はできるか？を相当考えたのだけれども、これは出来ない！

単に右と左の決定、もしくはS極とN極の決定のみあると思われる

追記：2020/04/16 09:01

気が付いたのだけれども、私の棒磁石による思考実験では、鏡に写してもS極の位置は上であって変わらないので、実像・鏡像ともに同じ結果となる！

もちろん強烈な磁場を掛けなければいけないので、実際には棒磁石では無理なので、あくまでも思考実験である

一方、Wikiの図は、ソレノイド・コイルを使っているので、実像・鏡像で磁力線の方向が逆になりパリティ対称性が破られるのである

ウーの実験はもちろん強烈なソレノイド・コイルを使っている

こんな事ってあるんですかね？

パリティ対称性の破れを確認したければ、ソレノイド・コイルを使わなければ確認できない、が、S極を判定したいだけであれば棒磁石でも充分、という事か、、、

追記の追記：2020/04/17 02:00

考えたのだけれども、オズマ問題なのだけれども、右と左を宇宙人にソレノイド・コイルを使った実験により伝える、もしくは右と左の概念を宇宙人と共有する、為には、Wikiの概念図にもとずけば上の図の実像にある「左回りのソレノイド・コイル概念」を伝えなければならない事になる　⬅　これは矛盾です

従って、棒磁石による実験でS極の方向を地球人と宇宙人との間で確認する程度の事しか出来ません、厳密に右と左の概念を宇宙人と共有する事は出来ない（地球人の実像と宇宙人の実像を共有する事は出来ない）のではないでしょうか？　それでも棒磁石とは何ぞや？を地球人と宇宙人との間で解決しなければならないのですが、、、

以上です

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引用：

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia