🔬物理クイズ問題と解説

力学・電磁気・熱力学・量子論など、物理学に関するクイズです。自然界の法則を発見した偉人たちのエピソードも含みます。全1210問のうち第781〜800問を掲載しています（40ページ目／全61ページ）。

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第781問難易度 ★★☆☆☆
チャンドラセカール限界の値として正しいのはどれか？
正解：約1.4太陽質量
解説：チャンドラセカール限界は約1.4太陽質量（正確には約1.44M☉）で、インドの天体物理学者スブラマニアン・チャンドラセカールが1930年に導出しました。これを超えると白色矮星は安定して存在できません。
第782問難易度 ★★★☆☆
Ia型超新星が宇宙論の「標準光源」として使われる理由はどれか？
正解：爆発時の絶対等級がほぼ一定のため
解説：Ia型超新星は白色矮星がチャンドラセカール限界付近で爆発するため、爆発時の絶対等級（光度曲線）がほぼ均一です。1998年の観測でこの標準光源を用いて宇宙の加速膨張が発見されました。
第783問難易度 ★★☆☆☆
1998年に宇宙の加速膨張を発見した観測に使われた天体はどれか？
正解：Ia型超新星
解説：サウル・パールマッターとブライアン・シュミット、アダム・リースのグループはIa型超新星の観測から、宇宙が予想以上に遠くにあることを発見し、宇宙の加速膨張（ダークエネルギーの存在）を示しました。この業績で2011年にノーベル物理学賞を受賞しました。
第784問難易度 ★★★☆☆
重力マイクロレンズ法（重力レンズ効果を利用した惑星探査）の原理はどれか？
正解：前景の天体の重力が背景の光を曲げ一時的に増光する
解説：重力マイクロレンズ法では、前景の天体（レンズ天体）がその重力によって背景の天体の光を曲げ、一時的に増光する現象を利用します。レンズ天体が惑星を持つ場合、光度曲線に特徴的な2次ピークが現れます。
第785問難易度 ★★☆☆☆
宇宙線について正しいのはどれか？
正解：宇宙から降り注ぐ高エネルギー荷電粒子（主に陽子）
解説：宇宙線は宇宙から地球に降り注ぐ高エネルギーの荷電粒子（主に陽子、約90%）で、超新星残骸などが主な起源とされています。大気上層で2次粒子（ミュオンなど）に変換されて地表に届きます。
第786問難易度 ★★★☆☆
超新星SN1987Aのニュートリノを観測したことで知られる日本の検出器はどれか？
正解：カミオカンデ（神岡陽子崩壊実験装置）
解説：SN1987Aが観測された1987年2月時点ではカミオカンデ（KamioKAnde Nucleon Decay Experiment）が稼働していました。わずか12個のニュートリノを検出し、ニュートリノ天文学の幕開けとなりました。スーパーカミオカンデの建設は1996年です。
第787問難易度 ★★★☆☆
中性子星の質量限界（トルマン・オッペンハイマー・フォルコフ限界）を超えると何になるか？
正解：ブラックホール
解説：中性子の縮退圧で支えられる中性子星の最大質量（TOV限界、約2〜3太陽質量）を超えると重力崩壊が止まらずブラックホールが形成されます。
第788問難易度 ★★★★☆
ガンマ線バースト（GRB）の短時間型（Short GRB）の起源として現在有力な説はどれか？
正解：2つの中性子星の合体（キロノバ）
解説：持続時間2秒未満の短時間型GRBは2つの中性子星（または中性子星とブラックホール）の合体によって生じるとされています。2017年のGW170817ではGRBと重力波が同時観測されこの説が裏付けられました。
第789問難易度 ★★☆☆☆
レーザーの原理として中心的な役割を持つ物理現象はどれか？
正解：誘導放出（刺激放出）
解説：レーザー（LASER）はLight Amplification by Stimulated Emission of Radiationの頭字語で、「誘導放出による光増幅」を意味します。入射光子が励起状態の原子を刺激し、同位相・同方向の光子を放出させることで増幅されます。
第790問難易度 ★★★☆☆
半導体のバンドギャップとは何か？
正解：価電子帯の最上部から伝導帯の最下部までのエネルギー差
解説：バンドギャップは価電子帯（満たされた帯）の最上部と伝導帯（空いた帯）の最下部のエネルギー差です。シリコンは約1.1eV、ゲルマニウムは約0.67eVで、この値が半導体の電気的・光学的性質を決定します。
第791問難易度 ★★☆☆☆
p型半導体はどのようにして作られるか？
正解：シリコンに3価の不純物（ボロン・インジウムなど）を添加
解説：p型半導体はシリコン（4価）に3価のホウ素（B）やインジウム（In）を添加して作ります。電子が1つ不足した「正孔（ホール）」がキャリアになります。5価の不純物（リンなど）を添加するとn型になります。
第792問難易度 ★★☆☆☆
MRI（磁気共鳴画像法）が利用する物理現象はどれか？
正解：陽子の核磁気共鳴（NMR）と緩和時間
解説：MRIは体内の水素原子（陽子）が強磁場中でプロトンのスピン（核磁気共鳴）を起こし、高周波パルスで励起した後に緩和する際の電磁波を検出します。組織によって緩和時間（T₁・T₂）が異なるためコントラストが得られます。
第793問難易度 ★☆☆☆☆
光ファイバーが光を閉じ込めて伝達する原理はどれか？
正解：光の全反射
解説：光ファイバーはコアの屈折率をクラッドより高く設定し、臨界角以上で入射した光が全反射を繰り返して伝達されます。損失が少なく高速・大容量の通信に使われます。
第794問難易度 ★★☆☆☆
量子コンピュータの基本単位「量子ビット（qubit）」が古典ビットと異なる最大の特徴はどれか？
正解：0と1の重ね合わせ状態を取れる
解説：量子ビット（qubit）は観測するまで|0⟩と|1⟩の重ね合わせ状態を保てるため、n量子ビットで2ⁿ通りの状態を同時に処理できます。この量子並列性が量子コンピュータの計算優位性の根幹です。
第795問難易度 ★★☆☆☆
量子もつれ（量子エンタングルメント）の説明として正しいのはどれか？
正解：2つの粒子の状態が非局所的に相関し、一方を測定すると他方の状態が即座に決まる
解説：量子もつれは2粒子以上の量子系が、互いが遠く離れていても全体として一つの量子状態を共有し、一方の測定結果が他方の状態を即座に決定する非局所的相関です。アインシュタインが「spooky action at a distance」と呼んだ現象です。
第796問難易度 ★★★☆☆
量子デコヒーレンスとは何か？
正解：外部環境との相互作用で量子的重ね合わせが失われる現象
解説：量子デコヒーレンスは量子系が熱浴など外部環境と相互作用することで量子的重ね合わせが壊れ、古典的確率混合に転化する現象です。量子コンピュータの最大の工学的課題の一つです。
第797問難易度 ★★☆☆☆
LHC（大型ハドロン衝突型加速器）の周長として最も近いのはどれか？
正解：約27km
解説：LHC（Large Hadron Collider）はスイスとフランスにまたがるCERNの施設で、周長約27kmのトンネルに設置されています。陽子を最大13.6TeVまで加速して衝突させます。
第798問難易度 ★★☆☆☆
電子・陽電子の対消滅で生成されるのは何か？
正解：γ線（ガンマ線）2個
解説：電子（質量0.511MeV/c²）と陽電子が静止状態で対消滅すると、エネルギー保存と運動量保存を満たすためにエネルギー0.511MeVのγ線が2個（逆方向）生成されます。これがPETの検出原理です。
第799問難易度 ★★★☆☆
核分裂で使われるウラン235に対して、天然ウランに含まれるU-235の割合はおよそどのくらいか？
正解：約0.7%
解説：天然ウランのU-235含有率は約0.72%で、残りのほとんど（約99.27%）はU-238です。軽水炉用燃料は約3〜5%に濃縮し、核兵器には90%以上の高濃縮ウランを使います。
第800問難易度 ★★★☆☆
陽子の質量は電子の約何倍か？
正解：約1836倍
解説：陽子の質量は約938.3MeV/c²、電子は約0.511MeV/c²で、その比は約1836です。核子（陽子・中性子）は電子よりはるかに重く、原子質量の大部分は原子核に集中しています。

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チャンドラセカール限界の値として正しいのはどれか？

Ia型超新星が宇宙論の「標準光源」として使われる理由はどれか？

1998年に宇宙の加速膨張を発見した観測に使われた天体はどれか？

重力マイクロレンズ法（重力レンズ効果を利用した惑星探査）の原理はどれか？

宇宙線について正しいのはどれか？

超新星SN1987Aのニュートリノを観測したことで知られる日本の検出器はどれか？

中性子星の質量限界（トルマン・オッペンハイマー・フォルコフ限界）を超えると何になるか？

ガンマ線バースト（GRB）の短時間型（Short GRB）の起源として現在有力な説はどれか？

レーザーの原理として中心的な役割を持つ物理現象はどれか？

半導体のバンドギャップとは何か？

p型半導体はどのようにして作られるか？

MRI（磁気共鳴画像法）が利用する物理現象はどれか？

光ファイバーが光を閉じ込めて伝達する原理はどれか？

量子コンピュータの基本単位「量子ビット（qubit）」が古典ビットと異なる最大の特徴はどれか？

量子もつれ（量子エンタングルメント）の説明として正しいのはどれか？

量子デコヒーレンスとは何か？

LHC（大型ハドロン衝突型加速器）の周長として最も近いのはどれか？

電子・陽電子の対消滅で生成されるのは何か？

核分裂で使われるウラン235に対して、天然ウランに含まれるU-235の割合はおよそどのくらいか？

陽子の質量は電子の約何倍か？