英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
物理学は、自然現象を観測し、その仕組みや法則性を明らかにしようとする学問。古代の天文学に始まり、力学、熱力学、相対性理論、量子力学へと発展してきた。 このクイズでは、歴史を動かした発見とその立役者、原子や素粒子の世界、そして物質の基本的な構成要素であるクォークまでを幅広く出題する。 やさしい問題から物理好きでも迷う難問までそろえたので、自分の知識がどこまで通用するか確かめてみよう。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01物理学は、どの学問の一分野に位置づけられる？
自然科学
古典的な研究分野には、物体の力学、光と色、音、電気と磁性、熱、波動、天体の諸現象がある。
Q 021895年にヴィルヘルム・レントゲンが発見したものは？
X線
翌1896年にはアンリ・ベクレルがウランの放射能を発見し、こうした発見が原子核物理学の起こりとなった。
Q 03第二次世界大戦中に核爆弾の開発に成功した連合国の計画は？
マンハッタン計画
ハイゼンベルクが率いたドイツの努力は実らなかった。1945年にはニューメキシコ州アラモゴードで世界初の核爆弾が爆発している。
Q 04アインシュタインが1915年に重力を説明した理論は？
一般相対性理論
それ以前の特殊相対論では、重力についてニュートンの理論以上の満足な説明を与えることができなかった。
Q 05ニュートンの理論で、運動の法則と並ぶ最も基礎的な法則は？
万有引力
ニュートン自身は力学法則を幾何学を用いて記述したが、オイラーなど後世の研究者によって代数学的に記述されるようになった。
Q 06相対性理論で、時間と空間を統一した一つの実体を何と呼ぶ？
時空
相対速度の小さな運動に関しては、ニュートン力学と相対論は近似的に一致する。
Q 07ニュートリノの質量が0でないことを明らかにした実験装置は？
スーパーカミオカンデ
この結果を理論の立場から理解するには、既存の標準理論の枠組みを越えた理解が必要とされる。
Q 08アルベルト・アインシュタインが特殊相対性理論を発表した年は？
1905年
相対性理論は、ニュートン力学とは異なる慣性系間の変換を定めている。
Q 091940年代後半、場の量子論を現代的な形にした日本の物理学者は？
朝永振一郎
ファインマン、シュウィンガー、ダイソンらの仕事も貢献した。場の量子論は、特殊相対性理論と整合するように量子力学を拡張するために定式化された。
Q 10ニュートンが『自然哲学の数学的諸原理』を出版した年は？
1687年
この著作で示された理論は、ガリレイらの発見した法則を一般化し、天体の運行などの観測結果をよく説明することができた。
Q 11紀元前5世紀にレウキッポスとともに原子の存在を考えた人物は？
デモクリトス
彼らはそれまでの超自然的説明を否定し、自然現象には原因となる理論があると考えた。
Q 121942年に最初の人工的な連鎖反応を達成したチームを率いたのは？
エンリコ・フェルミ
第二次世界大戦の間、核爆弾を作るという目的のために、研究は核物理の各方面に向けられた。
Q 13マクスウェルの方程式で記述される物理学の理論は？
電磁気学
マクスウェルは1855年から1864年までに発表した3つの論文でこの単一理論を示し、そこから光は電磁波であると予言された。
Q 14宇宙の加速膨張を引き起こしていると考えられているものは？
Q 211932年に中性子を発見した人物は？
ジェームズ・チャドウィック
中性子は電気的に中性な原子核の構成物質。原子核を構成する正電荷の粒子のほうは陽子と呼ばれる。
Q 22電荷を持つ物質を核とする原子像の提唱につながった散乱現象は？
ラザフォード散乱
1911年、アーネスト・ラザフォードの下で原子の研究が進展し、彼の名を冠した原子模型が提唱された。
Q 23陽子を構成するのは、アップクォーク2個と何？
ダウンクォーク1個
中性子はその逆で、アップクォーク1個とダウンクォーク2個からなる。
Q 24素粒子のほとんどすべてを記述する標準模型が完成したのは？
ダークエネルギー
ビッグバン理論と宇宙のインフレーションに基づくΛ-CDM宇宙モデルは観測とよく合致するが、暗黒物質の正体などは依然として謎である。
Q 15アリストテレスが物質の振る舞いの説明に用いた考え方は？
目的論
例えば天体が地球の周りを回るのは、回転しようとする目的があるためだと説明された。
Q 16量子力学において、物理測定の結果は本質的にどのようなもの？
確率的
量子力学の理論は測定結果の確率の計算法を与え、小さな長さの尺度での物質の振る舞いをうまく記述する。
Q 17クォークどうしが結合して形成する複合粒子の総称は？
ハドロン
なかでも最も安定なものは、原子核の構成要素である陽子および中性子である。
Q 18近代的な原子論を1808年に提唱した人物は？
ジョン・ドルトン
原子の存在そのものは、紀元前5世紀の原子論によってすでに想定されていた。
Q 19電子の発見を発表し、1904年に最初の原子のモデルを提案したのは？
ジョゼフ・ジョン・トムソン
このモデルは現在、ブドウパンモデルとして知られている。
Q 20価クォーク5個の組み合わせからなるとされる粒子の名称は？
ペンタクォーク
従来見つかっていたのは、価クォーク2個の中間子か3個のバリオンの組み合わせだけだった。
1970年代
基本相互作用と素粒子を研究する現代の素粒子物理学は、場の量子論を枠組みとしている。
Q 256種類のクォークのうち、1995年に最後に見つかったものは？
トップクォーク
発見の舞台はフェルミラボ。クォークの6つのフレーバーはすべて加速器実験により観測されている。
Q 261954年に楊振寧とロバート・ミルズが発展させた分野は？
ゲージ理論
この分野は、今日観測される素粒子のほとんどすべてをうまく記述する標準模型の枠組みを提供した。
Q 27クォークの第二世代を構成するのは、チャームと何？
ストレンジ
クォークは三つの世代を形成し、各世代は電荷が正のものと負のもので対を作っている。質量は世代が上がるごとに増加する。
Q 28強い相互作用を伝播するグルーオンは何種類ある？
8種類
グルーオンは6種類のクォークとともに、陽子や中性子などの複合粒子を構成すると考えられている。
Q 29マレー・ゲルマンとは独立にクォークモデルを提唱した物理学者は？
ジョージ・ツワイク
二人による提唱は1964年のこと。「クォーク」という名称はゲルマンが命名した。
Q 301968年、深非弾性散乱実験でクォークの存在の証拠を見つけた研究所は？
SLAC
クォークはもともと、複合粒子を系統立てる枠組みの一部として導入されたものだった。