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電磁波

(でんじは 英: electromagnetic wave)は、空間の電場と磁場の変化によって形成される波(波動)である。いわゆる光(赤外線、可視光線、紫外線)や電波は電磁波の一種である。電磁放射(英: electromagnetic radiation)とも呼ばれる。現代科学において電磁波は波と粒子の性質を持つとされ、波長の違いにより様々な呼称や性質を持つ。通信から医療に至るまで数多くの分野で用いられている。電磁波は波であるので、散乱や屈折、反射、また回折や干渉などの現象を起こし、 波長によって様々な性質を示す。このことは特に観測技術で利用されている。微視的には、電磁波は光子と呼ばれる量子力学的な粒子であり、物体が何らかの方法でエネルギーを失うと、それが光子として放出される。また、光子を吸収することで物体はエネルギーを得る。

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電場

(でんば)または電界(でんかい)(英語: electric field)は、電荷に力を及ぼす空間(自由電子が存在しない空間。絶縁空間)の性質の一つ。E の文字を使って表されることが多い。おもに理学系では電場、工学系では電界ということが多い。また、電束密度と明確に区別するために電場の強さともいう。時間によって変化しない電場を静電場(せいでんば)または静電界(せいでんかい)とよぶ。また、電場の強さ(電界強度)の単位はニュートン毎クーロンN/Cなので、アンテナの実効長mまたは実効高mを掛けると、アンテナの誘起電圧 Vになる。

ボルト毎メートル

電界の強さ(電界強度・電場強度または単に電界・電場ともいう)の単位である。電界とは、空間中に電荷が存在することによって引き起こされる電位の勾配のことであり、電界の強さは単位長さ当たりの電位によって示される。ボルト毎メートルは、電位の単位ボルトVを長さの単位メートルmで除したものである。日本の計量単位令では、上記のような定義ではなく、毎メートル真空中において1クーロン(C)の電気量を有する無限に小さい静止している帯電体に働く力が1ニュートン(N)である電界の強さN/Cと定義されている。J=N・mよりN=J/m、V=J/CよりC=J/Vであるので、N/C=V/mとなる。

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勾配

(こうばい)とは水平面に対する傾きの度合いをいう。地形や人工的な構造物、建造物の傾き(傾斜)について言うことが多い。

ベクトル場

(ベクトルば、vector field)とは、数学において、幾何学的な空間の広がりの中でベクトル的な量の分布を表すものである。単純化された設定のもとではベクトル場はユークリッド空間 Rn (またはその開集合)からベクトル空間 Rn への関数として与えられる。(局所的な)座標系のもとでベクトル場を表示するときは座標に対してベクトルを与えるような関数を考えることになるが、座標系を変更したときにこの関数は一定の規則に従って変換を受けることが要請される。ベクトル場の概念は物理学や工学においても積極的にもちいられ、例えば動いている流体の速さと向きや、磁力や重力などの力の強さと向きなどが空間的に分布している状況を表すために用いられている。現代数学では多様体論にもとづき、多様体上の接ベクトル束の断面として(接)ベクトル場が定義される。

スカラー場

(スカラーば、英: scalar field)とは、数学および物理学において、空間の各点に数学的な数やなんらかの物理量のスカラー値を対応させた場である。スカラー場には空間(あるいは時空)の同一点におけるスカラー場の値が、観測者が同じ単位を用いる限りにおいて必ず一致するという意味で座標に依存しない (coordinate-independent) ことが要求される。物理学で用いられるスカラー場の例としては、空間全体にわたる温度分布や、液体の圧力分布、ヒッグス場のようなスピンを持たない量子場などが挙げられる。これらの場はスカラー場の理論における主題である。

ヒッグス粒子

(ヒッグスりゅうし、英語: Higgs boson ヒッグス・ボソン)とは、1964年にピーター・ヒッグスが提唱したヒッグス機構において要請される素粒子である。ヒッグス自身はso-called Higgs boson(いわゆる ヒッグス粒子と呼ばれているもの)と呼んでおり、他にも様々な呼称がある。

素粒子

(そりゅうし、英: elementary particle)とは、物質を構成する最小の単位のことである。基本粒子とほぼ同義語である。素粒子はそれが従う統計によって二種類に分類され、フェルミ統計に従う粒子をフェルミ粒子、ボース統計に従う粒子をボース粒子と呼ぶ。現時点で存在が知られているフェルミ粒子はクォークとレプトンとに分類される。一方、現時点で知られているボース素粒子には、素粒子間の相互作用を伝達するゲージ粒子と、素粒子に質量を与えるヒッグス機構に関連して現れるヒッグス粒子とがある。ゲージ粒子のうち、重力を媒介するとされる重力子は未発見である。素粒子の大きさは分かっておらず、大きさが無い(点粒子)とする理論と、非常に小さいがある大きさを持つとする理論がある。

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フェルミ粒子

(フェルミりゅうし)は、フェルミオン(Fermion)とも呼ばれるスピン角運動量の大きさが {\displaystyle \hbar } \hbar の半整数 (1/2, 3/2, 5/2, …) 倍の量子力学的粒子であり、その代表は電子である。その名前は、イタリア=アメリカの物理学者エンリコ・フェルミ (Enrico Fermi) に由来する。

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スピン角運動量

(スピンかくうんどうりょう、英: spin angular momentum)は、量子力学上の概念で、粒子が持つ固有の角運動量である。単にスピンとも呼ばれる。粒子の角運動量には、スピン以外にも粒子の回転運動に由来する角運動量である軌道角運動量が存在し、スピンと軌道角運動量の和を全角運動量と呼ぶ。ここでいう粒子は電子やクォークなどの素粒子であっても、ハドロンや原子核や原子など複数の素粒子から構成される複合粒子であってもよい。

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