(57)【要約】      （修正有）【課題】一定の運動量（ｍｖ）を持った物体の質量を制御し、運動量保存則により外部からのエネルギーの供給がなくても、その物体の移動速度（ｖ）を増大または減少させる。【解決手段】アインシュタインの公式E=mc2の原理により、その物体の内部エネルギーを物体自身の作用で取り出させ、そのエネルギーに相当する質量mを可変する。磁界により、核力に作用をうながし、その物体を構成する原子の原子核の回転角運動量または結合力の増大を核力によりもたらし、その運動エネルギーまたは核の結合エネルギーを質量エネルギーから変換させることにより、質量mを制御する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界により、核力に作用をうながし、その物体を構成する原子の原子核の回転角運動量または結合力の増大を核力によりもたらし、その運動エネルギーまたは核の結合エネルギーを質量エネルギーから変換させることにより、質量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物質の質量を制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アインショタインの公知の公式  Ｅ＝ｍｃ２  により、質量がエネルギーと等価である旨の理論は現在各種原子力利用に活用されている事実がある。
しかし、この等価性を積極的に制御し物質の質量を制御する方法は発明されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
高エネルギーを封じ込める方法について次の特許文献がある。
【特許文献１】特開２００６−３０８６０５
【非特許文献】
【０００４】
物質の特性、特に原子のレベルでの質量に関する理論として、古典力学上、または量子力学上の文献として次のようなものがある。
【非特許文献１】市村宗武、坂田文彦、松柳研一共著「現代の物理学  9 原子核の理論」  岩波講座1993 (1)５頁上から2行目  核半径R0=r0A1／3 (r0=1.1〜1.5fm)A ; 核子個数(質量数)Fm ; フェムトメートル=10−15メートル(2)11頁 上から16行目  「核力と核構造の関連について・・・今なお多くの未解決の問題を残している」(3)11頁上から5行目「核力は・・・相対運動の軌道角運動にも強く依存する・・このような「強い状態依存性」は核力の重要な特徴である。」
【非特許文献２】有馬朗人著「9基礎の物理  原子と原子核―量子力学の世界―」  朝倉書店1986(1)162頁  下から8行目「現実の原子核の質量は陽子と中性子の質量の和(56.1)式より小さい。それは核力による結合エネルギーのためである。」(2)176頁 下から3行目「原子核が変形すると独楽(こま)のように回転する。その回転エネルギーは  Hz=Rz2／2Iz          Rz ; 角運動量Iz ; 慣性能率(3)159頁 下から4行目  「核力はパイ中間子を交換して生じる。しかしまだr≦1fmの核力は確定していない」
【０００５】
【非特許文献３】大石和夫、丹生慶四郎共著「基礎の物理」  裳華房  1992(1)59頁 上から10行目  (10)式  角運動量  li=ri×pi ( 直交時の値= ripi)(2)70頁 下から9行目  球の慣性モーメントI=2／5×M a2   (47)式M ; 球の質量a ; 球の半径(3)375頁 上1行目m*=m×(1−β2)−1/2    β=v／c    (64)式      m* ; 速度vで運動する物体の質量m   ; その物体の静止質量      c ; 光速
【非特許文献４】森田正人著「原子核の世界」  講談社  昭和52(1)166頁 右から6行目  「原子核の質量は陽子と中性子との合計質量より実測値が小さく、アインシュタインの理論により、その質量差が全結合エネルギーとなっている。」
【０００６】
【非特許文献５】リチャードP.ファインマン著  田盛和訳「ファインマン物理学  電磁波と物性」  岩波書店  1995 (1)112頁 上から16行目に磁場の中の荷電粒子の運動とその運動量の式が示されている。F=qvB=vP／R                              F ; 粒子に作用する内向きの力∴P=qBR  (8.1)式                          q ; 粒子の持つ電荷                                                   V ; 粒子の速度                                                    B ; 磁束密度                                                    P ; 粒子の運動量                                                    R ; 粒子の回転半径(2)202頁の(13.7)式とP213の(13.29)式および下から5行目の式より陽子のスピンによる磁気エネルギーの最大値はUmag=g(qe／2mp)×h×j×B            g ; ランデのg因子                                                              軌道モードでg=1                                         スピンモードでg=2qe ; 陽子の電荷mp ; 陽子の質量h ; プランク乗数／2π=1.05×10―34 J-Sj ; スピン(3/2,1/2,−1/2,−3/2)B ; 磁束密度(3) 206頁上から19行目「この定理によれば弱い磁場がある時の運動は磁場がないときの解の一つに磁場の方向を向いた軸のまわりをまわるある回転をつけ加えたものになる。この場合のつけ加えられる回転の角速度は  ωL=q B/2m である。ωL  をラーモアの周波数と呼ばれる」
【非特許文献６】湯川秀樹、高木修二、丸森寿夫共著「現代物理学の基礎  9原子核論」  岩波書店1978(1)155頁下から10行目とP160 下から6行目によれば、粒子ポテンシャルの状態依存性を粒子の質量の変化とみなすことができ、それを有効質量(m*)といっている。m*はm(元の粒子の質量)より小さくその比は    m*／m≒0.88         (4.3.47)式(P160)との計算例がある。(2)163頁 の表4.4 には  1 粒子当たりの結合エネルギーの計算値と実測値が示されており、その値は核子数にかかわらず  7〜8MeVと示されている。換算値は  1.2〜1.4×10―12 Jとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、質量を制御する技術が実用化されていないため、重量の大きな物体の加速・減速にはそれなりの大きな力が必要となり、それに費やされるエネルギーも過大となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
アインシュタインの公式E=mc2  (以下質量エネルギーという)の原理によれば、その物体の内部エネルギーを物体自身の作用で取り出させることができれば、そのエネルギーに相当する質量mを可変することができることになる。
また、別の式で表すと
【非特許文献３】の(3)よりm*=m×(1−β2)−1/2    β=v／c∴  m*2×(1−β2)=m2∴m2=m*2−(m*v)2／c2これは、質量m*の物質が外部からエネルギーを受けないで自身の作用で運動量m*vを持つと質量がmに減ることを意味する。すなわち、物体を構成する分子または原子に外部から刺激(エネルギーではない)を与え、その刺激により分子または原子が自らの作用でエネルギーを放出すれば、そのエネルギー分の質量が変化することとなる。
【０００９】
ではその刺激と作用とエネルギーとは?
強力な磁界により、核力に作用をうながし、その物体を構成する原子の原子核の回転角運動量または結合力の増大を核力によりもたらし、その運動エネルギーまたは核の結合エネルギーを質量エネルギーから変換させることにより、質量Mを制御する。すなわち、刺激とは磁気であり、作用とは核力の作用であり。エネルギーは原子の運動エネルギーまたは結合エネルギーである。
【発明の効果】
【００１０】
一定の運動量(mv)を持った物体の質量を制御すると、運動量保存則により外部からのエネルギーの供給がなくても、その物体の移動速度(v)を増大または減少させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
磁気による核力への作用を考えると、
原子核内の電荷は核の周辺に分布しているとし、核の縦方向(以下z軸方向として説明する)にスピン(回転)を持っているため、z軸方向に磁界を加えると、その向きにより表面の電荷に磁気作用による中心方向または外側方向の力が働く。
中心方向に力が働く場合は、その力に対して核力の強い状態保存性から縮むことなく、遠心力を増大させる方向に核力が作用し、核の回転を増大させて運動エネルギーの増大をもたらす。また、外側方向に力が働く場合は、その力に対して核力の強い状態保存性から結合エネルギーの増大をもたらす。
いずれの場合も磁界は単位体積当たり1/2μH2  のエネルギーを持つが電荷を力方向に移動させていないので、磁界からのエネルギーの供給はなく、磁界は単に刺激として作用していることになる。
【００１２】
回転エネルギーと磁界の強さとの関係は次のとおり。
【非特許文献５】の(1)より  R=P／qB   (8.1)式                  R ; 円軌道の半径∴P=qBR …  (1)                     P ; 電荷の持つ運動量
【非特許文献３】の(1)より                         q ; 電荷 角運動量(大きさL)=RP    (2)            B ; 磁束密度
【非特許文献２】の(2)より                         L ; 角運動量 回転エネルギー E=L2／2Iz  (3)           Iz; 慣性モーメント
【非特許文献３】の(2)より                      球体の慣性モーメントIz =2／5×M a2  (4)      M ; 球体の全質量
【非特許文献１】の(1)より                           a ; 球体の半径        核半径R0(=a)= r0 A1/3    (5)         r0=1.1〜1.5×10―15 m                                           A; 原子の質量数 前記(1),(2),(3),(4),(5)式より、電荷の持つ角運動量Pは球体(原子核)の角運動量Lに移ると考え、円軌道の半径Rは球体(原子核)の半径aとして計算すると、L=aP=qBa2E=L2／2Iz=5(qBa)2／4M      (6)このエネルギーが全て質量エネルギーE=Mc2に変換されるに必要なBの値は (Mc)2=5(qBa)2／4     ∴B≒Mc／qa    (√5／2≒1.118≒1とする)   (7)となる。今鉄の原子を考えると、Fe: Z(陽子数)=26:N(中性子数)=30:A(質量数)=56M=56×1.67×10−27 ≒9.4×10−26kgQ=26×1.6×10−19 ≒4.2×10−18(クーロン)a=1.2×10−15×561/3≒4.6×10−15(m)    c(光速)=3×108(m/s) よって(7)式より       B=9.4×10−26×3×108÷(4.2×10−18×4.6×10−15)≒1.5×1015   (Wb/m2)(Tテスラ)    (8)  となる。
【００１３】
すなわち、原子核の半径の外周に陽子のもつ電荷が分布しているとして、磁束密度Bによる内向きの働く電磁力に打ち勝って核力の作用で回転した時の回転エネルギーがその原子の全質量エネルギーと等しくなるとしたときの磁束密度が(8)式で表す値となる。
【００１４】
一方  原子の核磁気モーメントの挙動から計算すると、
【非特許文献５】の(2)よりスピンをjとして陽子1個当たりの最大磁気エネルギーはUmag=g×(qe／2mp)×h×j×B    となる。        g ; ランデのg因子                                                          軌道モードでg=1                                     スピンモードでg=2qe ; 陽子の電荷(=1.6×10―19C)mp ; 陽子の質量(=1.67×10―27kg)h ; プランク乗数／2π=1.05×10―34  J-Sj ; スピン(3/2,1/2,−1/2,−3/2)B ; 磁束密度このエネルギーが原子全体の質量エネルギーに変換させるとすると、Mc2=g×(qe／2mp)×h×j×B×Z            (  Z;陽子数 ) ∴B=2mpMc2／(gqehJZ)    物質は鉄(Z=26)として数値を入れるとB=2×1.67×10―27×9.4×10―26×(3×108)2／(2×1.6×10―19×1.05×10―34×1.5×26)≒0.8×1015   (Wb/m2)(Tテスラ)    (9)  となる。すなわち、磁束密度により増大する原子核のスピンによる磁気エネルギーが質量エネルギーと等しくなるとしたときの磁束密度が(9)式で表す値になる。
【００１５】
上記いずれの場合も(8)(9)のように  必要な磁束密度は1015テスラとなり、現在の技術からすると、とてつもない桁違いの大きな値となるが、本発明の実施の可能性がないといい切れないことを述べたい。
【００１６】
ただし、このような核の高回転が核力を超えて核分裂をもたらさないか否かを考察すると、
核力は陽子間のクーロン力  Fc=q2/4πε0r2  に打ち勝つ強い作用力を持っており、このクーロン力と磁界りよる内向きまたは外向きの力 Fb=qvB 
及び回転による遠心力  Fr=
m r ω2 との大きさを比較して核分裂の可能性を評価してみると、磁界による回転核速度は
【非特許文献５】の(3)より   ωL = q B/2 m となり、Fb/Fc = q r ω LB/Fc=4πε0 r3 B2/2 m      隣り合う核子の距離rを0.5 fm とし、1/4πε0 =8.988×109 (mF―1)    m(陽子1個の質量)=1.673×10―27 (kg)を用いて計算するとFb/Fc = 125×10―48/(8.988×109×2×1.673×10―27)×B2 ≒4×10―30×B2     (10)またFr/Fc= m r ω2/Fc=4πε0r3B2/4m        = 125×10―48/(8.988×109×4×1.673×10―27)×B2 ≒2×10―30×B2    (11)上記(10)(11)から考えると、B=1015 のオーダーでは磁界による作用力や遠心力きクーロン力より若干強く(2〜4倍)なり、さらに質量  m が減少していることを考えると、さらに強くなるものりと考えられる。しかし、この比率のオーダーから考えると核分裂が必ず起きるとは言い切れない。
【００１７】
また、別の観点から、核子の結合エネルギーの量から可能性を計算してみると、
【非特許文献６】の(1)(2)より鉄(A=56)を例にして原子の質量エネルギーと実在する結合エネルギーとの比を計算するとMc2×(m*／m)／((E／A)×A)=9.4×10―26×(3×108)2×0.88／(1.3×10―12×56) ≒  96 (倍)すなわち、現存する結合エネルギーを約100倍にすると、そのエネルギーが原子の全質量エネルギーになる。あり得ない程の倍数ではなく、本発明の実施の可能性がないといい切れないことを述べたい。
【００１８】
なお、以上の計算では、回転の動きによる元々の質量の増加分が考慮されていないが、
【非特許文献３】の(3)よりm*=m×(1−β2)−1/2    β=v／c  からmがdmだけ変化し、それによって  m*がdm*だけ変化したとすると、  (m*-dm*)2×(1−β2)=(m-dm)2∴m*2/m2×(1-dm*/m*)2×(1−β2)=(1-dm/m)2m*2/m2=(1−β2)-1であるため∴(1-dm*/m*)2=(1-dm/m)2    この平方根の正のみをとるとdm*/m*=dm/m  となる。よって静止時の質量エネルギーの変化率は動いているときのそれと同じであると言える。したがって、回転体の動きによる元々の質量の増加分は考慮する必要がないと言える。