エキゾチック物質のソースを表示

'''エキゾチック物質'''（エキゾチックぶっしつ、{{lang-en-short|exotic matter}}）は、通常の物質からいくぶん逸脱した風変わりで奇妙な性質を持つ[[物質]]である。

== 概要 ==
[[物理学]]におけるエキゾチック物質と言う用語には、以下のようにいくつかの用法がある。
*  [[負の質量]]を持つ粒子のような、既知の[[物理法則]]を破りうる風変わりで奇妙な[[物性]]を持つ仮説上の[[亜原子粒子|粒子]]。
* [[異種バリオン]]のような、存在はまだ確認されていないが、その物性は物理学の主流の領域の中にある仮説上の粒子。 
* [[ボース＝アインシュタイン凝縮]]や[[クォークグルーオンプラズマ]]のような、存在はまだ一般的に確認されていないが、その性質は完全に物理学の主流の領域の中にある[[物質の状態]]。
* [[暗黒物質]]のように現在の物理学で理解が進んでいない物質の状態。

==負の質量==
{{main|負の質量}}
負の質量は、加えられた[[力 (物理学)|力]]と反対の方向に加速されるなど、いくつかの奇妙な性質を示す。例えば、負の慣性質量と正の[[電荷]]を持つ物体は、負の電荷を持つ物体から遠ざかる方向に、正の電荷を持つ物体に近づく方向に加速される。これは、同じ電荷の物体は反発し合い、異なる電荷の物体は引きつけ合う通常の規則と反対である。この運動から、いくつかの奇妙な結論が導かれる。例えば、正質量の粒子と負質量の粒子の混合[[気体]]は、正質量の成分は、[[温度]]が際限なく上昇し続ける。しかし、負の質量の成分は同じ割合で温度が下がり続けるので、やはりバランスは保たれる。負の質量を持つ物質は、一つ以上の[[エネルギー条件]]を破りうる。

常識的な方法や“通常の”物質の期待される振る舞いに完全に対立するにも拘らず、負の質量は数学的に完全に無矛盾であり、物理的に[[運動量保存則]]や[[エネルギー保存則]]の破れを引き起こさない。この概念は、[[ワームホール理論]]などの[[思考実験]]的な理論に用いられる。この種のエキゾチック物質でよく知られているものとして、[[カシミール効果]]によって作成された仮想の[[負の圧力]]密度場がある。

== 虚質量 ==
{{main|タキオン#質量}}

[[虚数|虚]]静止質量を持つ仮説上の粒子は、常に[[光速]]よりも速く運動する。そのような粒子は[[タキオン]]と呼ばれる。タキオンの存在は確証されていない。

: <math>E = \frac{m\cdot c^2}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}</math>

上式の全[[エネルギー]]（''E''）は[[実数]]でなくてはならないため、静止質量（''m''）が虚数であるなら、分母は虚数でなくてはならない。それゆえ、平方根の中の値は負でなくてはならない。これは、[[速度]]（''v''）が[[光速]]（''c''）より大きいときのみ可能である。[[グレゴリー・ベンフォード]]''ら''によって指摘されたように、タキオンが存在するなら過去に遡って通信ができることが、[[特殊相対性理論]]によって導かれる<ref>
{{cite journal
 |author=G. A. Benford, D. L. Book, and W. A. Newcomb
 |year=1970
 |title=The Tachyonic Antitelephone
 |journal=[[Physical Review D]]
 |volume=2 |pages=263
 |doi=10.1103/PhysRevD.2.263
}}</ref>（{{仮リンク|タキオン反電話|en|Tachyonic antitelephone}}を参照）。
[[場の理論]]においては虚質量は不安定な真空を意味するため、タキオンは存在しない、もしくは不安定すぎて観測できないと現在では考えられている<ref name = "Peskin">Peskin, Michael E.; and Schroeder, Daniel V. (1995) ''An Introduction to Quantum Field Theory'', Perseus books publishing.</ref>{{出典無効|date=2014年8月}}。（関連：{{仮リンク|タキオン凝縮|en|tachyon condensation}}）

== その他のエキゾチック物質 ==
エキゾチック物質という[[用語]]は、単に作るのが難しかったり（[[金属水素]]や[[ボース＝アインシュタイン凝縮]]物）、変わった特性を持つ物質（[[フラーレン]]や[[カーボンナノチューブ]]）を表すのにも用いられる。また、何らかの[[異種原子]]から成る物質や[[異種ハドロン]]を指すこともある。さらに、[[暗黒物質]]のように、その正体が明確に解明されていない物質にも使われる。

== 脚注 ==
<references/>

== 関連項目 ==
* [[仮説上の天体]]
* [[ワームホール]]
* [[ストレンジレット]]
* [[エキゾチック粒子]]
* [[スーパーブラディオン]]
* {{仮リンク|タキオン凝縮|en|tachyon condensation}}

== 外部リンク ==
* [https://astro-dic.jp/exotic-matter/ エキゾチック物質] - [[天文学辞典]]

{{DEFAULTSORT:えきそちつくふつしつ}}
[[Category:素粒子物理学]]
[[Category:重力]]
[[Category:エキゾチック物質|*]]
[[Category:仮説上の物体]]