夏休みといえば、自由研究だと思う、黒豆柴です。
本日は「ディラックベルト」について調べてみました。
日常の素朴な疑問や雑談を親子の会話のきっかにしながら、興味や関心を育み、疑問を調べたり解決することで、学びや成長につながると嬉しいです。
ベルトをねじる
メビウスの輪について夏休みの自由研究を行いました。
メビウスの輪
細長い長方形の片方の端を180° ひねり、両方の端を張り合わせた「メビウスの輪」にセンターラインを引いていくと、表裏なく元の位置に戻ってきます。
注目したいことは、メビウスの輪のセンターラインをたどっていくと表裏はないものの 2周（720°回転）すると元の位置に戻ってくるという事実です。
トレイ手品
水の入ったグラスを乗せたトレイを片手で支え、トレイを平行に保ちながら、螺旋状に2周（720°回転）させて元の位置に戻す手品があります。
トレイ手品
（1）トレイを右手の掌てのひらで支えます。
（2）掌を平行に胸に近づけると同時に肘ひじを前に突き出し、右腕を平行に反時計回りに動かしていきます。
（3）トレイを脇の下から内側に通します。
（4）掌を逆手にしていきながら肘と手首を上手に使います。
（5）トレイが1周回転しました。
（6）螺旋を意識して腕を上部に引き上げながらさらに反時計回りにトレイを回わします。
（7）トレイを 2周回転できたら成功です。
ディラックのベルトトリック
1933年にシュレディンガー博士とともにノーベル物理学賞を受賞したポール・デュラック博士の「ベルトトリック」を紹介します。
種も仕掛けもない普通のベルトを 2周（720°回転）ひねります。
ひねった状態からそれ以上ひねることなく元の状態に戻すことができれば成功です。
ディラックのベルトトリック
（1）ベルトを 2周（720°回転）ひねります。
（2）両端はそれ以上ひねることのないように注意しながら、一方の端を上下左右に動かし、輪っかをつくるように動かします。
（3）反対の端を通すとひねりがとれて元の状態に戻ります。
「ベルトトリック」は、3次元空間の物体が 2周（720°回転）ひねると元の状態に戻る概念を分かりやすく説明しています。
黒豆柴のひとりごと
日常の回転イメージは、1周（360°回転）すると元の位置に戻ってくるように感じていますが、自然界は 2周（720°回転）で元の位置に戻ってくるようにできています。
電子のスピン
電子1/2スピン（半整数スピン）をスピノルとよび量子力学の基本です。
1周（360°回転）が粒子1/2スピンの波動関数を記述する際に不可欠な考え方になっています。
自然界の不思議を子どもさんと共有して欲しいです。
黒豆柴のクレド
物理の魅力や重要性を広く社会に伝え「学びの機会」を提供するとともに、世代間の交流と支援による「親世代との共育」を継続的に行うことにより、教育の発展と社会全体の進歩に寄与する「後進の育成」が「万物の理論の完成」の一助なると信じています。
-----
ここまで読んで頂き、ありがとうございます。
子育ての参考になれば嬉しいです。
