教員からのメッセージ

• 講義の受講しやすい状態

  2023/10/25

  　自然界に存在する素粒子は「ボゾン（ボーズ粒子）」と「フェルミオン（フェルミ粒子）」と呼ばれる２種類の粒子に大別できます。ボゾンの代表例は光子です。一方、フェルミオンの例としては、電子や陽子・中性子などがあります。ボゾンはいくつでも同じ場所（「状態」という方が正確ですが）に入り込めますが、フェルミオンには「同じ場所に入り込めるのは１つだけ」という制約があります。ここが両者の決定的な違いです。この制約は「パウリの排他原理」と呼ばれています。この制約のため、電子を多く持つ原子（多電子原子）では、原子核の周りにある電子は全てがエネルギーの低い同じ場所に収まることができません。エネルギーの低い場所から１つ１つ順に空席が埋まっていきます。
  
  　私たち生物も原子（陽子・中性子・電子）から構成されているので、個体全体ではフェルミオン的な性質を持ちます。なので、１つの椅子に2人は座ることができません。もし、私たちがボゾンならきっと「満員」という概念は存在しないのでしょう。
  
  　さて、先日の講義の開始前のこと、講義室で準備をしながら学生の着席する様子を眺めていました。はじめは２・３人のグループが比較的ランダムにいくつかあったのですが、学生が次第に増えてくると、（教卓から遠い）出入り口に近い席から埋まっていくようでした。この席の埋まり方は、上述の多電子原子と同じだなぁ、と苦笑しました。さしずめ、学生が原子核の周りの電子で、出入り口が原子核、出入り口に近いほどエネルギーが低く、（残念ながら）私に近いほどエネルギーは高くなる、といったところでしょうか。学生は無意識にエネルギーの低い状態を選び、１つ１つ座席を埋めていったのです。エネルギーの低い状態の方が講義も受講しやすいのでしょう。