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プラズマ状態の水素は、宇宙で最も豊富な通常物質です。

古典物理学および一般化学において、物質とは質量を持ち、体積によって空間を占めるあらゆる物質のことである。[ 1 ]日常的に触れることができるあらゆる物体は、究極的には原子で構成されており、原子は相互作用する亜原子粒子からできている。日常的にも科学的にも、物質には一般に原子とそれらで構成されるもの、および静止質量と体積の両方を持っているかのように振舞うあらゆる粒子（または粒子の組み合わせ）が含まれる。ただし、光子などの質量のない粒子や、光や熱などの他のエネルギー現象や波は含まれない。[ 1 ] : 21 [ 2 ]物質はさまざまな状態（相とも呼ばれる）で存在する。これらには固体、液体、気体などの古典的な日常の相が含まれる（たとえば、水は氷、液体の水、気体蒸気として存在する）が、プラズマ、ボーズ・アインシュタイン凝縮体、フェルミオン凝縮体、クォーク・グルーオン・プラズマなどの他の状態も可能である。[ 3 ]

通常、原子は陽子と中性子の原子核と、その周囲を周回する電子の「雲」で囲まれ、「空間を占める」と想像されます。 [ 4 ] [ 5 ]しかし、これはある程度正しいと言えるでしょう。なぜなら、素粒子とその性質は量子的な性質によって支配されており、日常の物体が示すような振る舞いをしないからです。素粒子は粒子であると同時に波のようにも振る舞い、明確に定義された大きさや位置を持ちません。素粒子物理学の標準モデルでは、物質は基本的な概念ではありません。なぜなら、原子の基本構成要素は量子的な実体であり、日常的な意味での「大きさ」や「体積」を持たないからです。排他原理やその他の基本的な相互作用により、フェルミオン（クォーク、レプトン）と呼ばれる一部の「点粒子」や、多くの複合粒子や原子は、日常的な条件下では他の粒子から実質的に距離を保つように強制されます。これが、物質が空間を占めているように見える物質の性質を生み出します。

自然科学の歴史の大部分において、人々は物質の正確な性質について考察してきました。物質が個別の構成要素から構成されているという考え方、いわゆる物質粒子説は、古代ギリシャと古代インドの両方で現れました。[ 6 ]物質粒子説を提唱した初期の哲学者には、インドの哲学者カーナーダ（紀元前 6世紀頃）[ 7 ] 、そしてソクラテス以前のギリシャの哲学者であるレウキッポス（紀元前 490年頃）とデモクリトス（紀元前 470年頃～380年頃）がいます。[ 8 ]

質量との比較

物質とは、あらゆる物理的実体を表す一般的な用語であり、科学の分野によって定義が矛盾することがあります。一部の定義は、質量を単なる物質の量と区別する必要がなかった時代の歴史的用法に基づいています。一方、質量は実体ではなく、物質や他の物質、あるいは系の明確に定義された広範な特性です。物理学で は、静止質量、慣性質量、相対論的質量など、さまざまな種類の質量が定義されています。

物理学では、物質はクォークやレプトンのような静止質量を持つ（つまり光速で移動できない）粒子と同一視されることがあります。しかし、物理学と化学の両方において、物質は波動性と粒子性の両方の性質を示します（いわゆる波動粒子二重性）。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

化学物質との関係

凝灰岩
蒸気と液体の水は、同じ純粋な化学物質である水の 2 つの異なる形態です。
凝灰岩
形成された分子の画像

化学において、物質とは、一定の化学組成と特徴的な性質を持つ物質の独特な形態である。[ 12 ] [ 13 ]化学物質は、単一の元素または化合物の形をとることがある。2つ以上の化学物質が反応することなく混合できる場合、それらは化学混合物を形成することがある。[ 14 ]混合物を分離して1つの化学物質を所望の程度まで単離した場合、得られた物質は化学的に純粋であると言われる。[ 15 ]

化学物質は、化学組成を変えることなく、複数の異なる物理的状態または相（例：固体、液体、気体、プラズマ）で存在することができます。物質は温度や圧力の変化に応じてこれらの物質相間を遷移します。一部の化学物質は、化学反応によって結合したり、新しい物質に変換されたりすることがあります。このような性質を持たない化学物質は不活性であると言われています。

純水は化学物質の一例であり、2つの水素原子 が1つの酸素原子に結合した一定の組成（すなわちH 2 O）を持っています。水分子中の水素と酸素の原子比は常に2:1です。純水は100℃（212°F）付近で沸騰する傾向があり、これは純水を定義する特性の一つです。その他の注目すべき化学物質としては、ダイヤモンド（炭素元素の一種）、食塩（NaCl、イオン化合物）、精製糖（C 12 H 22 O 11、有機化合物）などがあります。

意味

原子に基づく

「物質」の物理的・化学的構造に基づく定義は、物質は原子から構成されるというものである。[ 16 ]このような原子物質は、通常物質と呼ばれることもある。例えば、デオキシリボ核酸分子（DNA）は原子から構成されているため、この定義の下では物質である。この定義は、荷電した原子や分子を含むように拡張することができ、原子の定義には明らかに含まれないプラズマ（イオンの気体）や電解質（イオン溶液）も含むことができる。あるいは、陽子、中性子、電子の定義を採用することもできる。

陽子、中性子、電子に基づく

原子や分子の定義よりも微細な「物質」の定義は、次の通りです。物質とは、原子や分子が構成するもの、つまり正に帯電した陽子、中性の中性子、負に帯電した電子から構成されるものを指します。[ 17 ]しかし、この定義は原子や分子にとどまらず、これらの構成要素から構成される物質（原子や分子だけではない物質）も含みます。例えば、古いブラウン管テレビの電子線や、縮退した電子の海に浮かぶ炭素と酸素の原子核である白色矮星物質などです。微視的なレベルでは、陽子、中性子、電子といった物質を構成する「粒子」は量子力学の法則に従い、波動粒子二重性を示します。さらに深いレベルでは、陽子と中性子はクォークとそれらを結びつける 力場（グルーオン）から構成されており、これが次の定義につながります。

クォークとレプトンに基づく

「クォークとレプトン」の定義によれば、クォーク（紫色）とレプトン（緑色）からなる素粒子と複合粒子は物質であり、ゲージボソン（赤色）は物質ではない。しかし、複合粒子に固有の相互作用エネルギー（例えば、中性子や陽子に含まれるグルーオン）は、通常の物質の質量に寄与する。

上記の議論で見られるように、「通常の物質」と呼べるものの初期の定義の多くは、その構造、あるいは「構成要素」に基づいていました。素粒子のスケールにおいて、この伝統に従った定義は、「通常の物質とは、クォークとレプトンから構成されるすべてのものである」、あるいは「通常の物質とは、反クォークと反レプトンを除くあらゆる素フェルミオンから構成されるすべてのものである」と述べることができます。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]これらの定式化の関連性は以下のとおりです。

レプトン（最も有名なのは電子）とクォーク（陽子や中性子などの重粒子はクォークからできている）が結合して原子を形成し、さらに原子は分子を形成します。原子と分子は物質と言われているので、「通常の物質とは、原子や分子と同じものからできているものである」と定義するのが自然です。（ただし、これらの構成要素から、原子や分子以外の物質も作ることができることに注意してください。）次に、電子はレプトンであり、陽子と中性子はクォークからできているので、この定義から、物質は「クォークとレプトン」と定義されます。クォークとレプトンとは、4種類の基本フェルミオンのうちの2つです（他の2つは反クォークと反レプトンで、後述するように反物質と考えることができます）。カリザースとグラニスは次のように述べています。「通常の物質は、第一世代の粒子、すなわち[アップ]クォークと[ダウン]クォーク、そして電子とニュートリノから完全に構成されています。」[ 19 ]（高世代の粒子はすぐに第一世代の粒子に崩壊するため、一般的には遭遇しません。[ 21 ]）

この通常物質の定義は、一見したほど複雑ではありません。通常物質を構成するすべての粒子（レプトンとクォーク）は素フェルミオンであり、力の担い手はすべて素ボソンです。[ 22 ]弱い力を媒介するWボソンとZボソンはクォークやレプトンで構成されていないため、質量を持っていても通常物質ではありません。[ 23 ]つまり、質量は通常物質に特有のものではありません。

しかし、通常の物質のクォーク・レプトン定義は、物質の基本的な構成要素だけでなく、構成要素（例えば原子や分子）から構成される複合体も含みます。このような複合体は、構成要素を結合させる相互作用エネルギーを持ち、複合体の質量の大部分を占める場合があります。例えば、原子の質量は、大部分において、その構成要素である陽子、中性子、電子の質量の合計です。しかし、さらに深く掘り下げると、陽子と中性子はグルーオン場によって結合したクォークで構成されており（量子色力学のダイナミクスを参照）、これらのグルーオン場はハドロンの質量に大きく寄与しています。[ 24 ]言い換えれば、通常の物質の「質量」を構成するものの大部分は、陽子と中性子内のクォークの結合エネルギーによるものです。 [ 25 ]例えば、核子に含まれる3つのクォークの質量の合計は、およそ12.5  MeV/ c 2であり、これは核子の質量（約938  MeV/ c 2）。[ 26 ] [ 27 ]つまり、日常の物体の質量のほとんどは、その基本構成要素の相互作用エネルギーから生じているということです。

標準モデルでは、物質粒子を3世代に分類し、各世代は2つのクォークと2つのレプトンから構成される。第1世代はアップクォークとダウンクォーク、電子、電子ニュートリノから構成される。第2世代にはチャームクォークとストレンジクォーク、ミューオン、ミューニュートリノが含まれる。第3世代はトップクォークとボトムクォーク、タウ、タウニュートリノから構成される。[ 28 ]この説明として最も自然なのは、高世代のクォークとレプトンは第1世代の励起状態であるというものである。もしこれが事実であれば、クォークとレプトンは素粒子ではなく複合粒子であることを意味する。[ 29 ]

このクォーク-レプトンによる物質の定義は、後述する「（正味の）物質の保存則」とも言える法則にもつながります。あるいは、質量-体積-空間の概念に立ち返って、反物質を物質のサブクラスとして含める次の定義に至ることもできます。

基本的なフェルミオン（質量、体積、空間）に基づく

物質の一般的な、あるいは伝統的な定義は、「質量と体積を持つ（空間を占める）もの」です。[ 30 ] [ 31 ]例えば、車は質量と体積を持つ（空間を占める）ので、物質でできていると言えます。

物質が空間を占有するという観察は古代に遡ります。しかし、物質が空間を占有する理由の説明は近年になって登場し、フェルミオンに適用されるパウリの排他原理[ 32 ] [ 33 ]で説明される現象の結果であると主張されています。排他原理が物質と空間の占有を明確に関連付けている具体的な例として、白色矮星と中性子星が挙げられます。これらについては後述します。

したがって、物質は素粒子フェルミオンからなるすべてのものと定義できます。日常生活では遭遇することはありませんが、反クォーク（反陽子など）や反レプトン（陽電子など）はクォークやレプトンの反粒子であり、素粒子でもあります。また、クォークやレプトンと本質的に同じ性質を持ち、パウリの排他原理の適用も可能です。パウリの排他原理は、2つの粒子が同時に同じ場所（同じ状態）に存在することを防ぐ、つまり各粒子が「空間を占める」ことを防ぐと言えます。この特定の定義により、物質は通常のクォークやレプトンだけでなく、これらの反物質粒子からなるもの、さらにはクォークと反クォークからなる不安定な粒子である 中間子からなるものも含むと定義されます。

一般相対性理論と宇宙論において

相対性理論においては、質量は加算可能な量ではない。つまり、系内の粒子の静止質量を足し合わせても系全体の静止質量は得られない。[ 1 ] : 21 相対性理論では、より一般的な見方として、静止質量の合計ではなく、物質の量を定量化するエネルギー運動量テンソルが用いられる。このテンソルが系全体の静止質量を与える。したがって、物質は系のエネルギー運動量に寄与するもの、つまり純粋に重力以外のものとして考えられることがある。[ 34 ] [ 35 ]この見方は、宇宙論などの一般相対性理論を扱う分野で広く支持されている。この見方では、光やその他の質量のない粒子や場はすべて物質の一部である。

構造

素粒子物理学において、フェルミオンはフェルミ・ディラック統計に従う粒子です。フェルミオンは、電子のような素粒子の場合もあれば、陽子や中性子のような複合粒子の場合もあります。標準模型では、クォークとレプトンという2種類の素粒子が存在します。これらについては次で説明します。

クォーク

クォークはスピン1 ⁄ 2の質量を持つ粒子であり、フェルミオンであることを意味します。電荷は-1 ⁄ 3 e（ダウン型クォーク）または+2 ⁄ 3 e（アップ型クォーク）です。比較のために、電子の電荷は-1  eです。また、クォークは色電荷も持ちます。これは強い相互作用の電荷に相当します。クォークは放射性崩壊も起こすため、弱い相互作用の影響を受けます。   

クォークの性質[ 36 ]
名前シンボルスピン電荷( e )質量( MeV / c 2 )質量は反粒子反粒子記号
アップ型クォーク
上あなた1 ⁄ 2+ 2 ⁄ 31.5から3.3 約5個の電子 アンチアップ あなた
魅力c1 ⁄ 2+ 2 ⁄ 31160年から1340年 約1陽子 抗呪文 c
トップt1 ⁄ 2+ 2 ⁄ 3169,100～173,300 約180個の陽子または約1個のタングステン原子 アンチトップ t
ダウン型クォーク
下d1 ⁄ 2− 1 ⁄ 33.5から6.0 約10個の電子 アンチダウン d
奇妙なs1 ⁄ 2− 1 ⁄ 370から130 約200個の電子 アンチストレンジ s
底b1 ⁄ 2− 1 ⁄ 34130から4370 約5個の陽子 アンチボトム b

バリオン

陽子のクォーク構造: アップクォーク 2 個とダウンクォーク 1 個。

バリオンは強く相互作用するフェルミオンであり、フェルミ・ディラック統計に従います。バリオンには原子核に存在する陽子と中性子が含まれますが、他にも多くの不安定なバリオンが存在します。「バリオン」という用語は通常、3つのクォークからなる粒子であるトライクォークを指します。また、4つのクォークと1つの反クォークからなる「エキゾチック」なバリオンはペンタクォークとして知られていますが、その存在は一般的には認められていません。

バリオン物質は、宇宙のうち重粒子（すべての原子を含む）で構成されている部分です。この宇宙の部分には、暗黒エネルギー、暗黒物質、ブラックホール、そして白色矮星や中性子星を構成するような様々な形態の縮退物質は含まれません。ウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機（WMAP）によって観測されたマイクロ波光は、最高の望遠鏡の届く範囲にある宇宙の部分（つまり、そこから光が届くため目に見える可能性のある物質）のうち、約4.6%のみがバリオン物質で構成されていることを示唆しています。約26.8%が暗黒物質、約68.3%が暗黒エネルギーです。[ 37 ]

宇宙の通常の物質の大部分は目に見えません。銀河や銀河団内の目に見える星やガスは、宇宙の質量エネルギー密度に対する通常の物質の寄与の10％未満を占めるに過ぎないからです。[ 38 ]

ハドロン

ハドロン物質は、ハドロン（重粒子と中間子）から構成される「通常の」重粒子物質、または原子核の一般化であるクォーク物質、つまり「低温」のQCD物質を指すことがあります。[ 39 ]これには縮退物質と高エネルギー重粒子の衝突の結果が含まれます。[ 40 ]

退廃的

物理学において、縮退物質とは、絶対零度付近の温度におけるフェルミオン気体の基底状態を指す。[ 41 ]パウリの排他原理によれば、量子状態を占有できるのは2つのフェルミオンのみであり、1つはスピンアップ、もう1つはスピンダウンである。したがって、零温度では、フェルミオンは利用可能なすべてのフェルミオンを収容するのに十分なレベルを満たす。そして、フェルミオンの数が多い場合、最大運動エネルギー（フェルミエネルギーと呼ばれる）と気体の圧力は非常に大きくなり、通常の物質状態とは異なり、温度ではなくフェルミオンの数に依存する。

縮退物質は重い恒星の進化の過程で発生すると考えられている。[ 42 ]スブラマニアン・チャンドラセカールは、排他原理により白色矮星には最大許容質量があることを実証し、恒星進化理論に革命をもたらした。[ 43 ]

縮退物質には、中性子星と白色矮星で構成される宇宙の一部が含まれます。

奇妙な

ストレンジ物質はクォーク物質の一種で、通常はアップクォーク、ダウンクォーク、ストレンジクォークの液体と考えられている。これは、中性子と陽子（それ自体がアップクォークとダウンクォークから構成されている）の液体である原子核物質や、アップクォークとダウンクォークのみを含むクォーク液体である非ストレンジクォーク物質と対比される。十分に高い密度では、ストレンジ物質はカラー超伝導になると予想される。ストレンジ物質は中性子星の中心部で発生すると考えられているが、より推測的には、フェムトメートル（ストレンジレット）からキロメートル（クォーク星）までの大きさの異なる孤立した液滴として発生するとも考えられている。

2つの意味

素粒子物理学と天体物理学では、この用語は 2 つの意味で使用され、1 つはより広い意味で、もう 1 つはより限定的な意味で使用されます。

  1. より広義の意味は、アップクォーク、ダウンクォーク、ストレンジクォークの3種類のクォークを含むクォーク物質を指します。この定義では、臨界圧力とそれに伴う臨界密度が存在し、陽子と中性子からなる核物質がこの密度を超えて圧縮されると、陽子と中性子はクォークに解離し、クォーク物質（おそらくストレンジ物質）が生成されます。
  2. より狭義の意味は、原子核物質よりも安定したクォーク物質である。このようなことが起こり得るという考えは、ボドマー[ 44 ]とウィッテン[ 45 ]による「ストレンジ物質仮説」である。この定義では、臨界圧力はゼロであり、物質の真の基底状態は常にクォーク物質である。私たちの身の回りの物質の中に見られる原子核、つまり原子核物質の液滴は、実際には準安定状態であり、十分な時間（または適切な外部刺激）が与えられれば、ストレンジ物質の液滴、すなわちストレンジレットに崩壊する。

レプトン

レプトンはスピン1 ⁄ 2の粒子であり、フェルミオンです。電荷は-1  e（荷電レプトン）または0  e （ニュートリノ）です。クォークとは異なり、レプトンは色荷を持たず、強い相互作用を受けません。また、レプトンは放射性崩壊を起こすため、弱い相互作用を受けます。レプトンは質量を持つ粒子であるため、重力の影響を受けます。

レプトンの性質
名前シンボルスピン電荷( e )質量( MeV / c 2 )質量は反粒子反粒子記号
荷電レプトン[ 46 ]
電子e−1 ⁄ 2−1 0.5110 1電子 反電子e+
ミューオンμ−1 ⁄ 2−1 105.7 約200個の電子 反ミューオン μ+
タウτ−1 ⁄ 2−1 1,777 約2個の陽子 アンティタウ τ+
ニュートリノ[ 47 ]
電子ニュートリノνe1 ⁄ 20 < 0.000460 < 1 ⁄ 1000電子 電子反ニュートリノ νe
ミューオンニュートリノνμ1 ⁄ 20 < 0.19 < 1 ⁄ 2電子 ミューオン反ニュートリノ νμ
タウニュートリノντ1 ⁄ 20 18.2未満 40個未満の電子 タウ反ニュートリノ ντ

フェーズ

固定体積における典型的な物質の状態図

バルクでは、物質は周囲の圧力、温度、体積に応じて、相と呼ばれるいくつかの異なる形態、または凝集状態で存在できます。[ 48 ]相は、比較的均一な化学組成と物理的特性（密度、比熱、屈折率など）を持つ物質の一形態です。これらの相には、よく知られている3つの相（固体、液体、気体）に加えて、よりエキゾチックな物質の状態（プラズマ、超流体、超固体、ボーズ・アインシュタイン凝縮体など）が含まれます。流体は、液体、気体、プラズマのいずれかです。磁性体には、常磁性相と強磁性相もあります。条件が変化すると、物質はある相から別の相に変化します。これらの現象は相転移と呼ばれ、熱力学の分野で研究されています。ナノマテリアルでは、表面積と体積の比率が大幅に増加しているため、バルク材料とはまったく異なる特性を示す物質が生じ、バルク相ではうまく説明できなくなります (詳細については 、ナノマテリアルを参照してください)。

相は物質の状態と呼ばれることもありますが、この用語は熱力学的状態と混同される可能性があります。例えば、異なる圧力に保たれた2つの気体は、異なる熱力学的状態（異なる圧力）にありますが、相は同じです（どちらも気体です）。

反物質

物理学における未解決問題
バリオンの非対称性。観測可能な宇宙にはなぜ物質が反物質よりもはるかに多く存在するのでしょうか？
物理学におけるさらなる未解決問題

反物質とは、通常の物質を構成する粒子の反粒子から構成される物質です。粒子と反粒子が接触すると、両者は対消滅します。つまり、アルバート・アインシュタインの方程式E = mc 2に従って、両者は等しいエネルギーを持つ別の粒子に変換されます。これらの新しい粒子は、高エネルギー光子（ガンマ線）や他の粒子-反粒子対である可能性があります。結果として生じた粒子は、対消滅生成物の静止質量と元の粒子-反粒子対の静止質量との差に等しい運動エネルギーを持ちます。この差はしばしば非常に大きくなります。「物質」の定義によって、反物質は物質の特定のサブクラス、あるいは物質の反対であるといえます。

反物質は、ごく短期間かつ極めて微量（放射性崩壊、雷、宇宙線など）で存在する場合を除いて、地球上で自然には存在しません。これは、適切な物理学実験室の外で地球上に出現した反物質は、地球を構成する通常の物質とほぼ瞬時に衝突し、消滅してしまうためです。反粒子や一部の安定した反物質（反水素など）は微量に生成できますが、その理論的な特性のいくつかを検証する以上のことは不可能です。

科学とSF の両方において、観測可能な宇宙が明らかにほぼ完全に物質 (クォークとレプトンという意味で、反クォークや反レプトンではない) である理由、および他の場所ではほぼ完全に反物質 (反クォークと反レプトン) であるかどうかについて、かなりの推測がなされています。初期宇宙では、物質と反物質が同数存在し、反物質の消失にはCP (電荷-パリティ) 対称性の破れと呼ばれる物理法則の非対称性が必要であると考えられており、これは標準モデルから得られますが、[ 50 ]現時点では、目に見える宇宙における物質と反物質の見かけ上の非対称性は、物理学における大きな未解決問題の一つです。これがどのようにして生じたかについては、バリオン生成の項でより詳細に検討されています。

正式には、反物質粒子は負の重粒子数またはレプトン数で定義され、「通常の」（反物質ではない）物質粒子は正の重粒子数またはレプトン数を持ちます。[ 51 ]これらの2つのクラスの粒子は、お互いの反粒子パートナーです。

2017年10月、科学者たちは、ビッグバンで等しく生成された物質と反物質は同一であり、完全に互いに消滅し、その結果、宇宙は存在しないはずであるというさらなる証拠を報告しました。[ 52 ]これは、科学者にとってまだ未知の何かが、形成初期の宇宙で物質と反物質の完全な相互破壊を止めたか、または2つの形態の間に不均衡を引き起こしたに違いないことを意味しています。

保全

クォーク-レプトンの意味で物質の量（および反クォーク-反レプトンの意味での反物質の量）を定義できる2つの量、重粒子数とレプトン数は、標準模型において保存されます。陽子や中性子などの重粒子の重粒子数は1であり、重粒子は3つ存在するため、クォークの重粒子数は1/3です。したがって、重粒子数に比例するクォーク数（反クォークの数から、それぞれ重粒子数が-1/3である反クォークの数を差し引いたもの）と、レプトン数と呼ばれるレプトン数（反レプトンの数を差し引いたもの）で測られる物質の正味量は、いかなる過程においても実質的に変化させることはできません。核爆弾でも、重粒子（原子核を構成する陽子と中性子）は破壊されません。反応前と反応後に重粒子の数は同数なので、これらの物質粒子は実際には破壊されず、非物質粒子（光子や放射線など）に変換されることもありません。その代わり、核（おそらく色力学）結合エネルギーが解放されます。これらの重粒子は、元の小さい原子核（水素）と大きい原子核（プルトニウムなど）と比較して、核子あたりのエネルギー（および、等価的に、質量）が低い中サイズの原子核に結合するからです。電子-陽電子消滅でも、正味の物質は破壊されません。なぜなら、消滅前には正味の物質がゼロ（レプトン数と重粒子数の合計がゼロ）だったからです。つまり、レプトン 1 個から反レプトン 1 個を引くと、正味のレプトン数がゼロになります。そして、この正味の物質量は変化せず、消滅後も単にゼロのままです。[ 53 ]

簡単に言うと、物理学で定義される物質とは、重粒子とレプトンを指します。物質の量は重粒子とレプトンの数で定義されます。重粒子とレプトンは生成されますが、その生成には反重粒子または反レプトンが伴い、反重粒子または反レプトンとの対消滅によって消滅します。反重粒子/反レプトンは負の重粒子数/レプトン数を持つため、全体の重粒子数/レプトン数は変化せず、物質は保存されます。しかし、重粒子/レプトンと反重粒子/反レプトンはすべて正の質量を持つため、質量の総量は保存されません。さらに、自然または人工の核反応を除けば、宇宙に一般的に利用可能な反物質はほとんど存在しないため（重粒子の非対称性とレプトンの生成を参照）、通常の状況では粒子の対消滅はまれです。

暗い

宇宙におけるエネルギーのうち、様々な発生源からもたらされる割合を示す円グラフ。通常の物質は、光物質（恒星、発光ガス、0.005%の放射線）と非光物質（銀河間ガス、約0.1%のニュートリノ、0.04%の超大質量ブラックホール）に分けられる。通常の物質は稀である。オストリカーとスタインハートのモデルを踏襲。[ 54 ]詳細については、NASAを参照。
  1. ダークエネルギー（73.0％）
  2. 暗黒物質（23.0％）
  3. 非発光物質（3.60％）
  4. 発光物質（0.40％）

クォークとレプトンの定義による通常の物質は、観測可能な宇宙のエネルギーの約4%を占める。残りのエネルギーは、23%が暗黒物質[ 55 ] [ 56 ]、73%が暗黒エネルギー[ 57 ] [ 58 ]といった特殊な形態に起因すると理論づけられている。

天の川銀河の回転曲線。縦軸は銀河中心の周りの回転速度、横軸は銀河中心からの距離。太陽は黄色で示されている。観測された回転速度曲線はデータ点で示されている。天の川銀河の恒星質量とガスに基づいて予測される曲線は黒で示されている。この差は暗黒物質、あるいはMONDのような重力の修正によるものと考えられる。示されているデータはこちらで閲覧できる。[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]

天体物理学と宇宙論において、暗黒物質は、直接観測できるほどの電磁波を放射も反射もしない、組成の不明な物質であるが、可視物質に対する重力の影響からその存在を推測できる。[ 69 ] [ 70 ]初期宇宙の観測的証拠とビッグバン理論は、この物質がエネルギーと質量を持つが、通常の重粒子（陽子と中性子）で構成されていないことを要求する。一般に受け入れられている見解は、暗黒物質の大部分は非重粒子であるということである。[ 69 ]したがって、それはまだ実験室で観測されていない粒子で構成されている。おそらくそれらは超対称粒子であり、[ 71 ]標準モデルの粒子ではなく、宇宙の初期段階で非常に高いエネルギーで形成され、今もなお漂っている遺物である。[ 69 ]

エネルギー

宇宙論において、ダークエネルギーとは、宇宙の膨張速度を加速させている反発力の源に与えられた名称である。その正確な性質は現在のところ謎に包まれているが、その影響は、真空自体にエネルギー密度や圧力といった物質的な性質を割り当てることで、合理的にモデル化することができる。[ 72 ] [ 73 ]

宇宙の物質密度の70%は、ダークエネルギーの形態をとっているようです。そのうち26%はダークマターで、通常の物質はわずか4%です。つまり、実験的に観測された物質、あるいは素粒子物理学の標準モデルで記述された物質は、宇宙の20分の1にも満たないのです。残りの96%については、先ほど述べた性質以外、全く何も分かっていません。

— リー・スモーリン（2007年）『物理学の悩み』16ページ

エキゾチック

エキゾチック物質は素粒子物理学の概念であり、暗黒物質や暗黒エネルギーを含む場合もありますが、さらに、既知の物質の性質の一つ以上に反する仮説上の物質も含まれます。そのような物質の中には、負の質量といった仮説上の性質を持つものもあります。

歴史と哲学の研究

物質に関する現代の概念は、基本的な構成要素が何であるか、そしてそれらがどのように相互作用するかについての知識の進歩に伴い、歴史の中で何度も洗練されてきました。「物質」という用語は、物理学のあらゆる分野で幅広い文脈で使用されています。例えば、「凝縮物質物理学」[ 74 ] 、 「素物質」[ 75 ]、「パートン物質」、「暗黒物質」、 「反物質」、「ストレンジ物質」、「核物質」などを指します。物質と反物質の議論において、アルヴェンは前者をコイノマター（ギリシャ語で共通物質）と呼んでいます。[ 76 ]物理学において、物質の一般的な定義について広範な合意はなく、「物質」という用語は通常、特定の修飾語と組み合わせて使用​​されます。

物質の概念の歴史は、物質を定義するために用いられた基本的な長さのスケールの歴史である。物質を原子レベルで定義するか素粒子レベルで定義するかによって、異なる構成要素が適用される。物質を定義したいスケールに応じて、物質は原子、ハドロン、あるいはレプトンとクォークであると定義することができる。[ 77 ]

古典古代

古代インドでは、仏教、ヒンドゥー教、ジャイナ教の哲学的伝統において、物質は「永遠で、不滅で、部分がなく、無数」の原子（パラマヌ、プドガラ）でできており、自然法則に従って結合したり分離したりして、より複雑な物質を形成すると仮定されていました。[ 6 ]彼らは、魂、あるいはその欠如という考えを物質理論に取り入れました。この理論を最も強く提唱し擁護したのはニヤーヤ・ヴァイシェーシカ学派で、インドの哲学者カナダの考えが最も多く信奉されていました。[ 6 ] [ 7 ]仏教哲学者も、西暦1千年紀後半にこれらの考えを展開しましたが、それはヴァイシェーシカ学派に類似していましたが、魂や良心は含まれていませんでした。[ 6 ]ジャイナ教の哲学者は魂（ジーヴァ）を各原子に含め、味、匂い、触感、色などの性質を付け加えました。[ 78 ]彼らは、ヒンドゥー教徒や仏教徒の初期の文献に見られる考えを拡張し、原子は湿潤しているか乾燥しているかのどちらかであり、この性質が物質を固めると付け加えた。また、原子は相反する引力によって結合し、魂はこれらの原子に執着し、カルマの残滓によって変容し、生まれ変わりごとに輪廻するという可能性も提唱した。[ 6 ]

古代ギリシャでは、ソクラテス以前の哲学者たちが目に見える世界の根底にある性質について思索していました。タレス（紀元前624年頃～紀元前546年頃）は、水を世界の基本物質とみなしました。アナクシマンドロス（紀元前610年頃～紀元前546年頃）は、基本物質は全く特徴がなく無限である、すなわち無限（アペイロン）であると仮定しました。アナクシメネス（紀元前585年活躍、紀元前528年没）は、基本物質はプネウマ、つまり空気であると仮定しました。ヘラクレイトス（紀元前535年頃～紀元前475年頃）は、基本元素は火であると言っているようですが、おそらくすべては変化であると言っているのでしょう。エンペドクレス（紀元前490年頃～紀元前430年）は、土、水、空気、火という4つの元素から万物が作られていると述べました。 [ 79 ]一方、パルメニデスは変化は存在しないと主張し、デモクリトスは万物は原子と呼ばれる様々な形状の微小で不活性な物体で構成されていると主張した（原子論）。これらの概念はいずれも深い哲学的問題を抱えていた。[ 80 ]

アリストテレス（紀元前384年～紀元前322年）は、この概念を健全な哲学的基盤の上に置いた最初の人物であり、自然哲学、特に『物理学』第一巻においてその理論を展開した。 [ 81 ]彼はエンペドクレスの四元素を合理的な仮説として採用したが、さらに五番目の元素としてエーテルを加えた。しかしながら、これらの元素はアリストテレスにとって基本的なものではない。むしろ、目に見える世界の他のすべてのものと同様に、物質と形相という基本原理から構成されている。

私にとっての物質の定義は、あらゆる物事の根本的基盤であり、あらゆる物事はそこから無条件に生まれ、結果においても存続する、ということです。

— アリストテレス『物理学』I:9:192a32

アリストテレスが物質を表すために用いた語ὕλη（ヒュレーまたはヒュール）は、文字通りには木材、すなわち建築材料と訳すことができます。[ 82 ]実際、アリストテレスの物質概念は、何かが作られ、あるいは構成されることと本質的に結びついています。言い換えれば、物質は単に空間を占めるだけであるという近世初期の概念とは対照的に、アリストテレスにとって物質は定義上、過程または変化と結びついています。物質は物質の変化の根底にあるものです。例えば、馬は草を食べます。馬は草を自分自身に変えます。草自体は馬の中に存続しませんが、その一部、つまり物質は存続します。物質は具体的に（例えば、原子として）記述されるのではなく、草から馬への物質の変化において存続するあらゆるものから構成されます。この理解における物質は、独立して（すなわち実体として）存在するのではなく、形態と相互依存的に（すなわち「原理」として）存在し、それが変化の根底にある限りにおいてのみ存在します。物質と形態の関係を、部分と全体の関係に非常によく似たものとして捉えると分かりやすいでしょう。アリストテレスにとって、物質そのものは形態からのみ実在性を受け取ることができ、それ自体には活動性や実在性はありません。これは、部分そのものが全体の中にのみ存在するのと同様です（そうでなければ、独立した全体となるでしょう）。

啓蒙時代

フランスの哲学者ルネ・デカルト（1596–1650）は、物質に関する近代的な概念の創始者です。彼は主に幾何学者でした。変化という物理的実在から物質の存在を推論したアリストテレスとは異なり、デカルトは物質を空間を占める抽象的で数学的な実体であると恣意的に仮定しました。

したがって、長さ、幅、深さにおける拡張は、物体的実体の性質を構成し、思考は思考する実体の性質を構成する。そして、物体に帰属するその他のすべてのものは拡張を前提とし、拡張されたものの単なる一形態に過ぎない。

— ルネ・デカルト『哲学原理』[ 83 ]

デカルトにとって、物質は拡張という性質しか持たず、したがって移動を除けばその唯一の活動は他の物体を排除することである：[ 84 ]これは機械論の哲学である。デカルトは、拡張されていない思考する実体として定義する心と、思考しない拡張された実体として定義する物質とを完全に区別している。[ 85 ]これらは独立した事物である。対照的に、アリストテレスは、物質と形相原理/形成原理を、一緒になって一つの独立した事物（実体）を構成する補完的な原理として定義している。つまり、アリストテレスは物質を（大まかに言えば）物が実際に作られているもの（潜在的な独立した存在）として定義しているが、デカルトは物質をそれ自体で実際に独立した事物にまで高めている。

デカルトとアリストテレスの概念の連続性と相違性は注目に値する。どちらの概念においても、物質は受動的または不活性である。それぞれの概念において、物質と知性との関係は異なる。アリストテレスにとって、物質と知性（形相）は相互依存関係において共存するが、デカルトにとって、物質と知性（心）は定義上対立する独立した実体である。[ 86 ]

デカルトは物質の固有の性質を拡張性に限定することをその永続性に基づいて正当化したが、彼の真の基準は（色や抵抗にも同様に当てはまる）永続性ではなく、幾何学を用いてすべての物質的性質を説明したいという願望であった。[ 87 ]デカルトと同様に、ホッブズ、ボイル、ロックも物体の固有の性質は拡張性に限定されており、色などのいわゆる二次的性質は人間の知覚の産物に過ぎないと主張した。[ 88 ]

イギリスの哲学者アイザック・ニュートン（1643–1727）は、デカルトの物質の力学的概念を継承した。ニュートンは『哲学推論規則』第3部で、物質の普遍的な性質として「伸長性、硬さ、不浸透性、可動性、慣性」を挙げている。[ 89 ]同様に『光学』では、神が物質を「固体で、塊状で、硬く、不浸透性で、可動性の粒子」として創造したと推測し、それらは「…決して摩耗したり、粉々に砕けたりしないほど非常に硬い」としている。[ 90 ]物質の「一次的」性質は、色や味といった「二次的」性質とは異なり、数学的な記述が容易であった。デカルトと同様に、ニュートンも二次的性質の本質を否定した。[ 91 ]

ニュートンは、物質に（少なくとも限定された範囲ではあるが）拡張性に加えて、質量などの固有の性質を回復させることで、デカルトの物質概念を発展させた。ニュートンが「遠隔」で作用する重力を用いたことで、相互作用は接触によってのみ起こるとするデカルトの力学は事実上否定された。[ 92 ]

ニュートンの重力は物体の力のように思われるが、ニュートン自身はそれを物質の本質的な性質とは認めなかった。この論理をより一貫して推し進めたジョセフ・プリーストリー（1733–1804）は、物体の性質は接触力学を超越すると主張した。化学的性質は引力を必要とする。 [ 92 ]彼は、物質にはデカルトらのいわゆる基本的性質以外にも、固有の力があると主張した。[ 93 ]

19世紀と20世紀

プリーストリーの時代以来、物質世界の構成要素（分子、原子、素粒子）に関する知識は飛躍的に発展しました。19世紀には、周期表と原子論の発展に伴い、原子は物質の基本構成要素であると考えられ、分子や化合物を形成するようになりました。[ 94 ]

空間を占有し質量を持つという一般的な定義は、物質の構造や、体積や質量とは必ずしも関係のない特性に基づく物理的・化学的定義のほとんどとは対照的です。19世紀初頭、物質に関する知識は急速に発展し始めました。

ニュートンの見解の側面は依然として支配的であった。ジェームズ・クラーク・マクスウェルは著書『物質と運動』の中で物質について論じた。[ 95 ]彼は「物質」を空間と時間から注意深く分離し、ニュートンの運動の第一法則で言及されている物体の観点からそれを定義した。

しかし、ニュートンの理論だけではすべてを説明することはできませんでした。19世紀には、「物質」という用語が多くの科学者や哲学者によって活発に議論され、その概要はレヴェールの著書に見ることができます。[ 96 ] 1870年の教科書のある議論では、物質とは原子で構成されていると示唆されています。[ 97 ]

科学では、物質は質量、分子、原子の3つの区分に分けられます。質量とは、感覚で感知できる物質のあらゆる部分です。分子とは、物体をその性質を失うことなく分割できる最小の物質粒子です。原子とは、分子が分割されて生成されるさらに小さな粒子です。

物質は単に質量を持ち空間を占有するという属性を持つだけでなく、化学的性質や電気的性質も持つと考えられていました。1909年、著名な物理学者JJトムソン（1856–1940）は「物質の構成」について著し、物質と電荷との関連性の可能性について考察しました。[ 98 ]

19世紀後半の電子の発見、そして20世紀初頭のガイガー・マースデン実験による原子核の発見、そして素粒子物理学の誕生により、物質は電子、陽子、中性子が相互作用して原子を形成することで構成されていると考えられるようになりました。その後、「物質の構造」に関する膨大な文献が展開され、20世紀初頭の「電気構造」[ 99 ]から、より近年では1992年にヤコブが「物質のクォーク構造を理解することは、現代物理学における最も重要な進歩の一つである」と述べて提唱した「物質のクォーク構造」[ 100 ]に至るまで、多岐にわたります。この点に関して、物理学者は物質場について語り、粒子を「物質場のモードの量子励起」と呼びます。[ 9 ] [ 10 ]そして、デ・サバタとガスペリーニからの引用です。「この文脈では、「物質」という言葉は、相互作用の源、つまり、物質の基本的な構成要素であると考えられているスピノル場（クォークやレプトンなど）、またはゲージ理論に質量を導入するために使用されるヒッグス粒子のようなスカラー場（ただし、より基本的なフェルミオン場で構成される可能性もあります）を指します。」[ 101 ]

しかし、陽子と中性子は不可分ではなく、クォークに分割できます。また、電子はレプトンと呼ばれる粒子ファミリーの一部です。クォークとレプトンはどちらも素粒子であり、2004年には学部生向けの教科書の著者によって物質の基本構成要素であると説明されました。[ 102 ]

これらのクォークとレプトンは、重力、電磁気力、弱い相互作用、強い相互作用という 4 つの基本的な力を介して相互作用します。粒子物理学の標準モデルは現在、すべての物理学を説明する最良の方法ですが、何十年にもわたる努力にもかかわらず、重力はまだ量子レベルで説明できていません。古典物理学によってのみ説明されており(量子重力と重力子を参照) [ 103 ] 、スティーブン・ホーキングなどの理論家を苛立たせています。クォークとレプトンの相互作用は、クォークとレプトンの間で光子などの力を運ぶ粒子が交換される結果です[ 104 ] 。力を運ぶ粒子自体は構成要素ではありません。その結果、質量とエネルギー (現在わかっている限りでは生成も破壊もできません) は、必ずしも物質 (光子などの非物質粒子や、運動エネルギーなどの純粋なエネルギーから生成できる) と関連しているとは限りません。力の媒介物は通常は物質とはみなされない。電気力の媒介物（光子）はエネルギーを持ち（プランクの関係式を参照）、弱い力の媒介物（WボソンとZボソン）は質量を持つが、どちらも物質とはみなされない。[ 105 ]しかし、これらの量子は物質とはみなされないが、原子、素粒子、およびそれらを含むすべてのシステムの総質量に寄与する。[ 106 ] [ 107 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c R. ペンローズ(1991). 「古典真空の質量」 . S. サンダース; HR ブラウン(編). 『真空の哲学』 .オックスフォード大学出版局. pp.  21– 26. ISBN 978-0-19-824449-3。
  2. ^ 「物質（物理学）」。McGraw-HillのAccess Science：オンライン科学技術百科事典。2011年6月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年5月24日閲覧。
  3. ^ 「RHICの科学者が「完璧な」液体を提供」（プレスリリース）ブルックヘブン国立研究所2005年4月18日。 2009年9月15日閲覧。
  4. ^ P. Davies (1992). 『新しい物理学：統合』ケンブリッジ大学出版局. p. 1. ISBN 978-0-521-43831-5。
  5. ^ジェラルド・ホーフト (1997). 『究極のビルディングブロックを求めて』 ケンブリッジ大学出版局. p.  6. ISBN 978-0-521-57883-7。
  6. ^ a b c d eバーナード・プルマン (2001). 『人類の思想史における原子』 オックスフォード大学出版局. pp.  77– 84. ISBN 978-0-19-515040-7。
  7. ^ a b Jeaneane D. Fowler (2002). 『現実の視点：ヒンドゥー教哲学入門』 Sussex Academic Press. pp.  99– 115. ISBN 978-1-898723-93-6。
  8. ^ J. Olmsted; GM Williams (1996). Chemistry: The Molecular Science (第2版). Jones & Bartlett . p. 40. ISBN 978-0-8151-8450-8。
  9. ^ a bデイヴィス, PCW (1979). 『自然の力』 ケンブリッジ大学出版局. p.  116. ISBN 978-0-521-22523-6。
  10. ^ a b Weinberg, S. (1998). 『場の量子論』 ケンブリッジ大学出版局. p. 2. ISBN 978-0-521-55002-4。
  11. ^増島 正之 (2008).経路積分量子化と確率量子化. シュプリンガー. p. 103. ISBN 978-3-540-87850-6。
  12. ^ヘイル、ボブ（2013年9月19日）『必要な存在：存在論、様相、そしてそれらの関係に関するエッセイ』オックスフォード大学出版局、ISBN 9780191648342. 2018年1月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  13. ^ IUPAC ,化学用語集、第5版（「ゴールドブック」）（2025年）。オンライン版：（2006年以降）「化学物質」。doi：10.1351/goldbook.C01039
  14. ^ 「2.1: 純物質と混合物」Chemistry LibreTexts . 2017年3月15日. 2024年1月7日閲覧。
  15. ^ハンター、ローレンス・E.（2012年1月13日）『生命のプロセス：分子生物学入門』MIT出版。ISBN 9780262299947. 2018年1月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  16. ^ GF Barker (1870). 「物質の区分」 .初等化学教科書：理論化学と無機化学. John F Morton & Co. p. 2. ISBN 978-1-4460-2206-1。{{cite book}}:ISBN / Date incompatibility (help)
  17. ^ M. de Podesta (2002). 『物質の性質を理解する』（第2版）CRC Press. p. 8. ISBN 978-0-415-25788-6。
  18. ^ B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). 「第1部：分析：物質の構成要素」 . 『素粒子と核：物理学的概念入門』（第4版）. Springer. ISBN 978-3-540-20168-7通常の物質は、第一世代の粒子、すなわちuクォークとdクォーク、そして電子とニュートリノのみで構成されています。
  19. ^ a b B. Carithers; P. Grannis (1995). 「トップクォークの発見」(PDF) . Beam Line . 25 (3): 4– 16.
  20. ^ Tsan, Ung Chan (2006). 「物質粒子とは何か？」 ( PDF) . International Journal of Modern Physics E. 15 ( 1): 259– 272. Bibcode : 2006IJMPE..15..259C . doi : 10.1142/S0218301306003916 . S2CID 121628541. (抄録より)正の重粒子数 (A>0) と正のレプトン数 (L>0) は物質粒子を特徴づけ、負の重粒子数と負のレプトン数は反物質粒子を特徴づけます。物質粒子と反物質粒子は、2つの異なる粒子クラスに属します。物質中性粒子は、重粒子数とレプトン数の両方がゼロである粒子です。この第3の粒子クラスには、クォークと反クォークの対（物質粒子と反物質粒子の対）によって形成される中間子と、既知の相互作用の伝達者であるボソン（電磁気学における光子、弱い相互作用におけるWボソンとZボソン、強い相互作用におけるグルーオン）が含まれます。物質粒子の反粒子は反物質粒子のクラスに属し、反物質粒子の反粒子は物質粒子のクラスに属します。 
  21. ^ D. Green (2005).ハドロン衝突型加速器における高圧力・超伝導物理学. ケンブリッジ大学出版局. p. 23. ISBN 978-0-521-83509-1。
  22. ^ L. スモーリン (2007). 『物理学の悩み：弦理論の台頭、科学の衰退、そしてこれから』マリナーブックス. p. 67. ISBN 978-0-618-91868-3。
  23. ^ Wボソンの質量は80.398 GeVです。C . Amsler他 ( Particle Data Group ) (2008). "Review of Particle Physics: The Mass and Width of the W Boson" (PDF)の図1を参照。Physics Letters B . 667 (1): 1. Bibcode : 2008PhLB..667....1A . doi : 10.1016/j.physletb.2008.07.018 . hdl : 1854/LU-685594 .
  24. ^ IJR Aitchison; AJG Hey (2004).素粒子物理学におけるゲージ理論. CRC Press. p. 48. ISBN 978-0-7503-0864-9。
  25. ^ B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). 『粒子と核：物理学的概念への入門』 Springer. p. 103. ISBN 978-3-540-20168-7。
  26. ^ AM Green (2004).格子QCDによるハドロン物理学. World Scientific. p. 120. ISBN 978-981-256-022-3。
  27. ^初田毅 (2008). 「クォーク・グルーオン・プラズマとQCD」 . 赤井秀一 (編).凝縮系理論第21巻. Nova Publishers. p. 296. ISBN 978-1-60021-501-8。
  28. ^ KW Staley (2004). 「第三世代物質の起源」 .トップクォークの証拠. ケンブリッジ大学出版局. p. 8. ISBN 978-0-521-82710-2。
  29. ^ Y. Ne'eman; Y. Kirsh (1996). 『粒子ハンター』（第2版）. Cambridge University Press. p. 276. ISBN 978-0-521-47686-7高世代のクォークとレプトンの最も自然な説明は、それらが第一世代の励起状態に対応するということであり、経験から、励起系は複合系でなければならないことが示唆されている。
  30. ^ SM Walker; A. King (2005). What is Matter?ラーナー出版. p. 7. ISBN 978-0-8225-5131-7。
  31. ^ J.Kenkel; PB Kelter; DS Hage (2000). 『化学：CD-ROM付き産業向け入門』CRC Press . p. 2. ISBN 978-1-56670-303-1すべての基礎科学の教科書では、物質とは、単に空間を占め、質量または重量を持つすべての物質の集合体であると定義されています。
  32. ^ KAピーコック（2008年）『量子革命：歴史的視点』グリーンウッド出版グループ、p.47、ISBN 978-0-313-33448-1。
  33. ^ MH Krieger (1998). 『物質の構成：最も日常的な物理現象の数学的モデル化』シカゴ大学出版局. p. 22. ISBN 978-0-226-45305-7。
  34. ^ SMキャロル（2004年）『時空と幾何学』アディソン・ウェスレー、pp.  163– 164. ISBN 978-0-8053-8732-2。
  35. ^ P. Davies (1992). 『新しい物理学：統合』ケンブリッジ大学出版局. p. 499. ISBN 978-0-521-43831-5物質場: 宇宙の物質的内容を構成する素粒子を量子的に記述する場 (重力子とその超対称パートナーとは対照的)。
  36. ^ C. Amsler; et al. ( Particle Data Group ) (2008). 「Reviews of Particle Physics: Quarks」(PDF) . Physics Letters B. 667 ( 1– 5 ): 1. Bibcode : 2008PhLB..667....1A . doi : 10.1016/j.physletb.2008.07.018 . hdl : 1854/LU-685594 .
  37. ^ 「ダークエネルギー・ダークマター」 NASA Science: Astrophysics 2015年6月5日。
  38. ^ Persic, Massimo; Salucci, Paolo (1992年9月1日). 「宇宙のバリオン含有量」 . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 258 (1): 14P– 18P. arXiv : astro-ph/0502178 . Bibcode : 1992MNRAS.258P..14P . doi : 10.1093/mnras/258.1.14P . ISSN 0035-8711 . S2CID 17945298 .  
  39. ^ Satz, H.; Redlich, K.; Castorina, P. (2009). 「ハドロン物質の相図」.ヨーロッパ物理学ジャーナルC. 59 ( 1): 67– 73. arXiv : 0807.4469 . Bibcode : 2009EPJC...59...67C . doi : 10.1140/epjc/s10052-008-0795-z . S2CID 14503972 . 
  40. ^ Menezes, Débora P. (2016年4月23日). 「ハドロン物質のモデリング」 . Journal of Physics: Conference Series . 706 (3) 032001. Bibcode : 2016JPhCS.706c2001M . doi : 10.1088/1742-6596/706/3/032001 .
  41. ^ HSゴールドバーグ、MDスカドロン（1987年）『恒星進化と宇宙論の物理学』テイラー＆フランシス、202頁。ISBN 978-0-677-05540-4。
  42. ^ HSゴールドバーグ、MDスカドロン（1987年）『恒星進化と宇宙論の物理学』テイラー＆フランシス、233ページ。ISBN 978-0-677-05540-4。
  43. ^ J.-P. ルミネット、A. ブルフ、A. キング (1992).ブラックホール. ケンブリッジ大学出版局. p  . 75. ISBN 978-0-521-40906-3。
  44. ^ A. Bodmer (1971). 「崩壊核」. Physical Review D. 4 ( 6): 1601. Bibcode : 1971PhRvD...4.1601B . doi : 10.1103/PhysRevD.4.1601 .
  45. ^ E. Witten (1984). 「宇宙における相の分離」. Physical Review D. 30 ( 2): 272. Bibcode : 1984PhRvD..30..272W . doi : 10.1103/PhysRevD.30.272 .
  46. ^ C. Amsler; et al. ( Particle Data Group ) (2008). 「粒子物理学レビュー：レプトン」(PDF) . Physics Letters B. 667 ( 1– 5 ): 1. Bibcode : 2008PhLB..667....1A . doi : 10.1016/j.physletb.2008.07.018 . hdl : 1854/LU-685594 .
  47. ^ C. Amsler; et al. ( Particle Data Group ) (2008). 「粒子物理学レビュー：ニュートリノ特性」（PDF） . Physics Letters B. 667 ( 1– 5 ): 1. Bibcode : 2008PhLB..667....1A . doi : 10.1016/j.physletb.2008.07.018 . hdl : 1854/LU-685594 .
  48. ^ PJ Collings (2002). 「第1章 物質の状態」 .液晶：自然界の繊細な物質相. プリンストン大学出版局. ISBN 978-0-691-08672-9。
  49. ^ DH Trevena (1975). 「第1.2章 相変化」 . 『液相』 . Taylor & Francis. ISBN 978-0-85109-031-3。
  50. ^米国国立研究会議（2006年）『空間と時間の隠された本質を明らかにする』全米科学アカデミー出版、p.46、ISBN 978-0-309-10194-3。
  51. ^ Tsan, UC (2012). 「負の数と反物質粒子」. International Journal of Modern Physics E. 21 ( 1): 1250005–1–1250005–23. Bibcode : 2012IJMPE..2150005T . doi : 10.1142/S021830131250005X . (抄録より)反物質粒子は、負のバリオン数Aまたは負のレプトン数L、あるいはその両方を特徴とする。物質化と消滅は、AとLの保存則に従う（既知のすべての相互作用に関連する）。
  52. ^ Smorra C.; et al. (2017年10月20日). 「反陽子磁気モーメントの10億分の1単位の測定」 . Nature . 550 (7676): 371– 374. Bibcode : 2017Natur.550..371S . doi : 10.1038/nature24048 . PMID 29052625 . 
  53. ^ Tsan, Ung Chan (2013). 「質量、物質化、物質生成、そして電荷の保存」. International Journal of Modern Physics E. 22 ( 5): 1350027. Bibcode : 2013IJMPE..2250027T . doi : 10.1142/S0218301313500274 . (抄録より)物質保存則は、バリオン数Aとレプトン数Lの保存則であり、AとLは代数的数である。正のAとLは物質粒子に、負のAとLは反物質粒子に関係する。既知の相互作用はすべて物質を保存する。
  54. ^ JP Ostriker; PJ Steinhardt (2003). 「暗黒物質への新たな光」. Science . 300 (5627): 1909–13 . arXiv : astro -ph/0306402 . Bibcode : 2003Sci...300.1909O . doi : 10.1126/science.1085976 . PMID 12817140. S2CID 11188699 .  
  55. ^ K. Pretzl (2004). 「暗黒物質、質量ニュートリノ、超対称粒子」 . 『素物質の構造とダイナミクス』 . Walter Greiner. p. 289. ISBN 978-1-4020-2446-7。
  56. ^ K. フリーマン、G. マクナマラ (2006). 「一体何が問題なのか？」『暗黒物質の探求』ビルクハウザー出版社. 105ページ. ISBN 978-0-387-27616-8。
  57. ^ JC Wheeler (2007). 『宇宙の大災害：爆発する星、ブラックホール、そして宇宙の地図』 ケンブリッジ大学出版局. p. 282. ISBN 978-0-521-85714-7。
  58. ^ J. グリビン (2007). 『未来の起源：これからの10年間に向けた10の問い』 イェール大学出版局. p. 151. ISBN 978-0-300-12596-2。
  59. ^ McGaugh, Stacy S. (2018年8月1日). 「正確な銀河中心距離を求めるための精密な天の川銀河回転曲線モデル」 AAS研究ノート2 ( 3): 156. arXiv : 1808.09435 . Bibcode : 2018RNAAS...2..156M . doi : 10.3847/2515-5172/aadd4b . ISSN 2515-5172 . 
  60. ^ McClure-Griffiths, NM; Dickey, John M. (2007年12月10日). 「天の川の運動学. I. 第4象限の亜中心点での測定」 .アストロフィジカル・ジャーナル. 671 (1): 427– 438. arXiv : 0708.0870 . Bibcode : 2007ApJ...671..427M . doi : 10.1086/522297 . ISSN 0004-637X . 2026年1月2日閲覧。 
  61. ^ McClure-Griffiths, NM; Dickey, John M. (2016年11月10日). 「天の川銀河の運動学. II. 均一な内部銀河のH i 末端速度曲線」 .アストロフィジカル・ジャーナル. 831 (2): 124. arXiv : 1608.03683 . Bibcode : 2016ApJ...831..124M . doi : 10.3847/0004-637X/831/2/124 . ISSN 0004-637X . 
  62. ^ Eilers, Anna-Christina; Hogg, David W.; Rix, Hans-Walter; Ness, Melissa K. (2019年1月20日). 「5～25 kpcにおける天の川銀河の円速度曲線」 .アストロフィジカル・ジャーナル. 871 (1): 120. arXiv : 1810.09466 . Bibcode : 2019ApJ...871..120E . doi : 10.3847/1538-4357/aaf648 . ISSN 0004-637X . 
  63. ^ McGaugh, Stacy S. (2019年11月1日). 「銀河回転曲線における渦巻き腕の痕跡」 .アストロフィジカルジャーナル. 885 (1): 87. arXiv : 1909.11158 . Bibcode : 2019ApJ...885...87M . doi : 10.3847/1538-4357/ab479b . ISSN 0004-637X . 
  64. ^マシュー・ポルテール、オルトウィン・ゲルハルト、クリストファー・ウェッグ、メリッサ・ネス（2017年2月21日）「銀河のバルジとバーの力学的モデリング：天の川銀河のパターン速度、恒星および暗黒物質の質量分布」王立天文学会月報465 ( 2): 1621– 1644. arXiv : 1608.07954 . doi : 10.1093/mnras/stw2819 . ISSN 0035-8711 . 
  65. ^リード、MJ;メンテン、KM;ブルンターラー、A.鄭、XW;デイム、TM;徐、Y。リー、J。酒井直也；ウー、Y.イマー、Ｋ．張、Ｂ．サンナ、A.モスカデリ、L.ライグル、KLJ;バートキェヴィッツ、A.胡、Ｂ．キロガ・ヌニェス、LH;ファン・ランゲベルデ、ハイJ州（2019年11月10日）。「大質量星形成領域の三角視差: 私たちの天の川の見方」 .天体物理学ジャーナル。885 (2): 131.arXiv : 1910.03357。Bibcode : 2019ApJ...885..131R。doi : 10.3847/1538-4357/ab4a11 . ISSN 0004-637X . 
  66. ^ Bird, Sarah A; Xue, Xiang-Xiang; Liu, Chao; Flynn, Chris; Shen, Juntai; Wang, Jie; Yang, Chengqun; Zhai, Meng; Zhu, Ling; Zhao, Gang; Tian, Hai-Jun (2022年8月29日). 「LAMOST、SDSS/SEGUE、Gaiaを用いたK型巨星とBHB星を含む天の川銀河の質量：3次元球状ジーンズ方程式とトレーサー質量推定量」 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 516 (1): 731– 748. arXiv : 2207.08839 . doi : 10.1093/mnras/stac2036 . ISSN 0035-8711 . 2026年1月2日閲覧。 
  67. ^ Wang, WenTing; Han, JiaXin; Cautun, Marius; Li, ZhaoZhou; Ishigaki, Miho N. (2020). 「天の川銀河の質量」 . Science China 物理・力学・天文学. 63 (10) 109801. arXiv : 1912.02599 . Bibcode : 2020SCPMA..6309801W . doi : 10.1007/s11433-019-1541-6 . ISSN 1674-7348 . 2026年1月2日閲覧。 
  68. ^ Watkins, Laura L.; van der Marel, Roeland P.; Sohn, Sangmo Tony; Wyn Evans, N. (2019年3月12日). 「ガイアDR2ハロー球状星団の運動からみた中質量天の川銀河の証拠」 . The Astrophysical Journal . 873 (2): 118. arXiv : 1804.11348 . Bibcode : 2019ApJ...873..118W . doi : 10.3847/1538-4357/ab089f . ISSN 1538-4357 . 
  69. ^ a b c D. Majumdar (2007).暗黒物質 ― 候補物質と直接検出. arXiv : hep-ph/0703310 . Bibcode : 2008pahh.book..319M .
  70. ^ KA Olive (2003). 「暗黒物質に関する理論高等研究所講義」. arXiv : astro-ph/0301505 .
  71. ^ KA Olive (2009). 「衝突型加速器と宇宙論」. European Physical Journal C. 59 ( 2): 269– 295. arXiv : 0806.1208 . Bibcode : 2009EPJC...59..269O . doi : 10.1140/epjc/s10052-008-0738-8 . S2CID 15421431 . 
  72. ^ JC Wheeler (2007). 『宇宙の大災害』 ケンブリッジ大学出版局. p. 282. ISBN 978-0-521-85714-7。
  73. ^ L. スモーリン (2007). 『物理学の悩み』 マリナーブックス p. 16. ISBN 978-0-618-91868-3。
  74. ^ PM Chaikin; TC Lubensky (2000). 『凝縮系物理学の原理』ケンブリッジ大学出版局. p. xvii. ISBN 978-0-521-79450-3。
  75. ^ W. Greiner (2003). W. Greiner; MG Itkis; G. Reinhardt; MC Güçlü (編). Structure and Dynamics of Elements . Springer. p. xii. ISBN 978-1-4020-2445-0。
  76. ^ P. Sukys (1999). 『科学のベールを脱ぐ：非科学者のための科学の理解』 Rowman & Littlefield. p.  87. ISBN 978-0-8476-9600-0。
  77. ^ B. Povh; K. Rith; C. Scholz; F. Zetsche; M. Lavelle (2004). 「物質の基本構成要素」 . 『粒子と核：物理学的概念入門』（第4版）. Springer. ISBN 978-3-540-20168-7。
  78. ^フォン・グラゼナップ、ヘルムート (1999)。ジャイナ教: インドの救いの宗教。モティラル バナルシダス出版。 p. 181.ISBN​ 978-81-208-1376-2。
  79. ^ S. トゥールミン、J. グッドフィールド (1962). 『物質のアーキテクチャ』 シカゴ大学出版局. pp.  48– 54.
  80. ^アリストテレスは『物理学』特に第 1 巻で論じているが、それ以降の『形而上学』第 1 巻から第 2 巻でも論じている。
  81. ^より詳しい説明と詳細については、 RJ Connell (1966). Matter and Becoming . Priory Press.を参照。
  82. ^ HGリデル、R・スコット、J・M・ウィトン (1891).リデルとスコットのギリシア語-英語辞典を要約した辞典. ハーパー・アンド・ブラザーズ. p.  72. ISBN 978-0-19-910207-5。{{cite book}}: ISBN / Date incompatibility (help)
  83. ^ R. デカルト (1644). 「人間の認識の原理」. 『哲学の原理』 I. 53ページ.
  84. ^この性質も本質的ではないように思われる (ルネ・デカルト『哲学原理』 II [1644]、「物質的事物の原理について」第 4 項)
  85. ^ R. デカルト (1644). 「人間の認識の原理」. 『哲学の原理』 I. pp. 8, 54, 63.
  86. ^ DLシンドラー (1986). 「メカニズムの問題」. DLシンドラー編. 『メカニズムを超えて』 . アメリカ大学出版局.
  87. ^ EAバート『近代科学の形而上学的基礎』（ガーデンシティ、ニューヨーク：ダブルデイ・アンド・カンパニー、1954年）、117-118ページ。
  88. ^ JEマクガイアとP.M.ハイマン、「18世紀におけるニュートンの物質概念の拒絶」、エルナン・マクマリン編『現代哲学における物質の概念』 （ノートルダム：ノートルダム大学出版局、1978年）、104-118（105）。
  89. ^アイザック・ニュートン『自然哲学の数学的原理』、A・モット訳、F・カジョリ改訂（バークレー：カリフォルニア大学出版局、1934年）、398–400頁。モーリス・A・フィノッキアーロによる更なる分析、「ニュートンの哲学化の第三規則：歴史学における論理の役割」『 Isis』 65:1（1974年3月）、66–73頁。
  90. ^アイザック・ニュートン『光学』第3巻第1部、クエリ31。
  91. ^マクガイアとハイマン、104。
  92. ^ a b N. チョムスキー (1988)。言語と知識の問題: マナグア講義(第 2 版)。 MITプレス。 p. 144.ISBN​ 978-0-262-53070-5。
  93. ^マクガイアとハイマン、113。
  94. ^ M. Wenham (2005). 『初等科学を理解する：考え方、概念、説明』（第2版）. Paul Chapman Educational Publishing. p.  115. ISBN 978-1-4129-0163-5。
  95. ^ JC Maxwell (1876). 『物質と運動』キリスト教知識促進協会18ページ . ISBN 978-0-486-66895-6。{{cite book}}: ISBN / Date incompatibility (help)
  96. ^ TH Levere (1993). 「序論」 . 『親和力と物質：化学哲学の要素、1800–1865』 . Taylor & Francis . ISBN 978-2-88124-583-1。
  97. ^ GF Barker (1870). 「序論」 . 『初等化学教科書：理論と無機』 . John P. Morton and Company . p. 2.
  98. ^ JJトムソン (1909). 「序文」 . 『電気と物質』 . A. コンスタブル.
  99. ^ OWリチャードソン (1914). 「第1章」 .物質の電子論. 大学出版局.
  100. ^ M. Jacob (1992).物質のクォーク構造. World Scientific. ISBN 978-981-02-3687-8。
  101. ^ V. デ・サバタ; M. ガスペリーニ (1985)。重力の紹介。世界科学。 p. 293.ISBN​ 978-9971-5-0049-8。
  102. ^物質の概念の歴史は、物質を定義するために用いられる基本的な長さのスケールの歴史である。物質を原子レベルで定義するか素粒子レベルで定義するかによって、異なる構成要素が適用される。物質を定義したいスケールに応じて、物質は 原子、ハドロン、レプトンとクォークのいずれかであると定義することができる。B . Povh、K. Rith、C. Scholz、F. Zetsche、M. Lavelle (2004). 「物質の基本構成要素」 . 『粒子と核：物理学的概念入門』（第4版）. Springer. ISBN 978-3-540-20168-7。
  103. ^ J. Allday (2001).クォーク、レプトン、そしてビッグバン. CRC Press. p. 12. ISBN 978-0-7503-0806-9。
  104. ^ BAシュム（2004年）『深淵なるもの：素粒子物理学の息を呑むような美しさ』ジョンズ・ホプキンス大学出版局、 57ページ 、ISBN 978-0-8018-7971-5。
  105. ^ 例えば、 M. Jibu、K. Yasue (1995). Quantum Brain Dynamics and Consciousness . John Benjamins Publishing Company. p. 62. ISBNを参照。 978-1-55619-183-1。B. Martin (2009).核物理学と素粒子物理学（第2版）. John Wiley & Sons. p. 125. ISBN 978-0-470-74275-4。KW Plaxco、M. Gross (2006). 『宇宙生物学：簡潔な入門』 ジョンズ・ホプキンス大学出版局. p.  23. ISBN 978-0-8018-8367-5。
  106. ^ PAティプラー、RAルウェリン（2002年）『現代物理学』マクミラン社、  pp.89–91 , 94–95 . ISBN 978-0-7167-4345-3。
  107. ^ P. Schmüser; H. Spitzer (2002). 「粒子」 . L. Bergmann; et al. (eds.). 『物質の構成要素：原子、分子、核』 . CRC Press. 773頁以降. ISBN 978-0-8493-1202-1。

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