シミュレーター一覧
量子・原子物理シミュレーター
量子力学、原子物理、放射線、量子統計、トンネル効果を扱うシミュレーター集です。
30 本のシミュレーター
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ツール一覧
ボーア水素原子モデル
Bohr Hydrogen Atom Model
原子・核
ボーア水素原子モデルのエネルギー準位・軌道半径・スペクトル線をリアルタイム可視化。
ボーズ・アインシュタイン分布 シミュレーター — ボソンの量子統計
Bose-Einstein Distribution Simulator — Quantum Statistics of Bosons
量子統計
ボーズ・アインシュタイン分布シミュレーターは、ボソンの占有数 n_BE(E) を化学ポテンシャル μ・温度 T・エネルギー E からリアルタイム計算します。マクスウェル・ボルツマン分布との差、kT、E→μ での発散（BEC 兆候）をグラフで可視化し、ボソンの量子統計を直感的に学べます。
荷電粒子トラップシミュレーター（ポールトラップ）
Charged Particle Trap
量子力学
荷電粒子トラップシミュレーターで、ポールトラップの原理をリアルタイムに可視化。電圧や周波数を調整し、荷電粒子の捕捉・脱出の動きを体験しながら、イオントラップや質量分析の基礎を学べます。直感的な操作で科学技術を理解できる
コンプトン散乱 シミュレーター — 光子-電子散乱の波長シフト
Compton Scattering Simulator — Photon-Electron Wavelength Shift
原子・核
コンプトン散乱シミュレーターは、入射光子エネルギー・散乱角・標的質量から散乱光子のエネルギー、波長シフト Δλ、反跳電子の運動エネルギーと散乱角をリアルタイム計算します。Δλ(θ) 曲線と散乱幾何模式図で量子的な光子-電子衝突を直感的に理解できます。
フェルミ・ディラック分布 シミュレーター — 電子の量子統計
Fermi-Dirac Distribution Simulator — Quantum Statistics of Electrons
量子統計
フェルミ・ディラック分布シミュレーターは、電子の占有確率 f(E) をフェルミ準位 E_F・温度 T・観測エネルギーからリアルタイム計算します。熱エネルギー kT、隣接点との比 f(E)/f(E+ΔE)、温度による遷移帯の広がりをグラフで可視化し、量子統計を直感的に理解できます。
量子調和振動子の波動関数 — Hermite 多項式
Quantum Harmonic Oscillator Wave Function — Hermite Polynomials
量子力学
量子調和振動子の波動関数をHermite多項式で可視化・シミュレーション。エネルギー固有関数と確率密度を計算、量子数・角振動数の影響を解析。
ハイゼンベルクの不確定性原理シミュレーター
Heisenberg Uncertainty Principle
量子力学
ハイゼンベルクの不確定性原理をガウス波束でリアルタイム可視化。位置と運動量の不確定性の関係を直感的にシミュレーション。量子力学の基本原理を理解する教育ツール。
水素原子スペクトル・ボーアモデル シミュレーター
Hydrogen Atom
原子・核
水素原子のボーアモデルと光子放出・吸収スペクトルをインタラクティブに可視化。ライマン系列・バルマー系列・パッシェン系列の遷移波長・光子エネルギー・振動数を自動計算。水素様イオン（He⁺、Li²⁺）対応。軌道アニメーション付き。
核結合エネルギーシミュレーター
Nuclear Binding Energy
原子・核
原子核の結合エネルギーをベーテ-ヴァイツゼッカーの半経験式でリアルタイム計算する原子核物理シミュレーター。陽子数 Z・中性子数 N を変えて、体積項・表面項・クーロン項・対称項の寄与と BE/A 曲線、核分裂・核融合のエネルギー源を可視化します。
放射性崩壊シミュレーター
Nuclear Decay
原子・核
C-14・I-131・Co-60・Ra-226・Tc-99mの放射性崩壊をリアルタイム計算。N(t)=N₀e^(−λt)の指数減衰と崩壊系列（バテマン方程式）を可視化。半減期・放射能・線量を直感的に理解。
核分裂連鎖反応シミュレーター
Nuclear Fission
原子・核
核分裂連鎖反応をシミュレート。ウラン濃縮度・減速材・制御棒吸収率・初期中性子数を調整し、実効増倍率keff、炉心状態（未臨界/臨界/超臨界）、世代ごとの中性子数推移をグラフ表示。原子力工学の基礎学習に最適。
核燃料燃焼度 Burnup シミュレーター
Nuclear Fuel Burnup & Reactivity Simulator
原子・核
軽水炉・高速炉の核燃料燃焼度（Burnup, GWd/MTU）と反応度を計算。U-235濃縮度・燃料質量・熱出力・運転日数からPu生成量・核分裂生成物・サイクル末期余裕を求める無料シミュレーターです。
核融合 トカマク Q値シミュレーター
Nuclear Fusion Tokamak Q-Factor Simulator
原子・核
D-T 核融合トカマクの Q 値（核融合出力 / 投入加熱）と Lawson 三重積 n·T·τ をリアルタイム計算。プラズマ温度・密度・閉じ込め時間・主半径・トロイダル磁場・補助加熱を変えて、ITER や DEMO クラスの設計感度を確認できる無料シミュレーターです。
原子炉中性子拡散シミュレーター
Nuclear Reactor
原子・核
原子炉中性子拡散シミュレーター「」は、1群拡散理論に基づき、原子炉の臨界条件や中性子束分布をリアルタイムで計算・可視化します。炉心設計パラメータを操作しながら、実効増倍率keffと臨界設計の関係を直感的に学べるCAE教育
放射線遮蔽計算ツール
Nuclear Shielding
原子・核
ガンマ線遮蔽の計算を鉛・コンクリート・水などの材料と厚さでリアルタイムシミュレーション。遮蔽計算ツールでHVL（半価層）やTVL（十分価層）、透過線量率を即座に算出。原子力施設や放射線管理の実務に役立つガンマ線減弱シミュレーターです。
箱の中の粒子・量子井戸 シミュレーター
Particle In Box
量子力学
量子力学の基礎：箱の中の粒子（無限井戸型ポテンシャル）の波動関数・エネルギー準位をインタラクティブに可視化。電子・陽子・中性子の量子数n=1〜8までのψₙ(x)と確率密度|ψₙ|²をリアルタイム描画。重ね合わせ状態の時間発展アニメーションも
光電効果・プランク定数 計算機
Photoelectric Effect
原子・核
光電効果・プランク定数 計算機では、物理モデルの条件設定と可視化の前提を変えたときに設計余裕がどう動くかを比較します。
光子エネルギー・量子効率計算機
Photon Energy
量子力学
波長から光子エネルギー・周波数・光子フラックス・照度・モル光子数・光化学反応速度をリアルタイム計算。UV/VIS/NIR/IR領域のスペクトルカラーグラデーション付きグラフで可視化。LED・レーザー・太陽光に対応。
量子調和振動子シミュレーター
Quantum Harmonic
量子力学
量子調和振動子シミュレーターで、波動関数と確率密度、離散的なエネルギー準位を視覚的に理解しよう。量子数nを0から8まで変化させ、状態の変化をリアルタイムで可視化します。量子力学の基礎学習やCAEシミュレーションに最適な対話型ツールです。
量子スピンシミュレーター
Quantum Spin
量子力学
量子スピンシミュレーター「」で、スピン1/2系の量子状態をブロッホ球上に可視化。磁場中のラーモア歳差運動やスピン期待値の計算、ラビ振動の確率変動をリアルタイムでシミュレーション。量子力学の核心を直感的に学べる教育ツールで
量子トンネル効果 計算機
Quantum Tunneling
量子力学
量子トンネル効果の計算をオンラインで無料体験。ポテンシャル障壁の高さや幅を自在に調整し、トンネル確率をリアルタイムでシミュレーション。WKB近似と厳密解を比較しながら、α崩壊やトンネルダイオードなど実世界の応用も学べます。教育から研究まで使
量子井戸エネルギー準位計算ツール
Quantum Well
量子力学
量子井戸のエネルギー準位をリアルタイム計算。GaAs/AlGaAs/InGaAsの実効質量を内蔵。無限井戸解析解と有限井戸の超越方程式を数値解法で求め、波動関数ψとエネルギー準位を可視化。半導体レーザー・量子カスケードレーザー設計に。
放射線遮蔽 計算機
Radiation Shielding
原子・核
ガンマ線・ベータ線・中性子の遮蔽計算。Beer-Lambert則とビルドアップ係数でI=I₀×exp(-μρx)を計算。鉛・コンクリート・水・鉄などの材料で半価層(HVL)・十価層(TVL)・線量率をリアルタイム算出。
放射性崩壊シミュレーター
Radioactive Decay Chain Simulator
原子・核
放射性崩壊シミュレーターで指数減衰N(t)=N₀e^(-λt)をリアルタイム可視化。
放射性崩壊・半減期計算機
Radioactive Decay
原子・核
放射性崩壊・半減期計算機は、C-14やU-235など主要な核種の崩壊をリアルタイムでシミュレーション。
放射性炭素年代測定シミュレーター
Radiocarbon Dating Simulator
原子・核
放射性炭素年代測定シミュレーター｜C-14残存率から年代と不確かさをリアルタイム計算。
原子炉動特性・点炉モデル シミュレーター
Reactor Kinetics
原子・核
原子炉動特性・点炉モデルシミュレーターは、点炉動特性方程式をRK4法で数値積分し、反応度投入やスクラム、6群の遅発中性子の挙動をリアルタイムで可視化します。即発臨界条件（ρ≧β）に基づく警告機能を備え、逆時間方程式（inhour equat
スピン歳差シミュレーター — Larmor 歳差と NMR/MRI 基礎
Spin Precession Simulator — Larmor Precession and NMR/MRI Basics
量子力学
スピン歳差シミュレーターは、静磁場 B_0 中の磁気モーメントが行う Larmor 歳差と T_1/T_2 緩和を可視化します。MRI 1.5T で陽子の Larmor 周波数 63.85 MHz を即座に計算できる NMR/MRI 教育ツールです。
波と粒子の二重性シミュレーター
Wave-Particle Duality
量子力学
粒子の質量・速度からド・ブロイ波長 λ=h/(mv) をリアルタイム計算し、二重スリット干渉パターンと電子顕微鏡の分解能まで可視化する量子物理シミュレーター。量子の波動性と粒子性の二重性を数字とアニメーションで体感できます。
WKB近似シミュレーター — 量子トンネル確率
WKB Approximation Simulator — Quantum Tunneling Probability
量子力学
WKB近似を使って、矩形ポテンシャル障壁を粒子がすり抜ける量子トンネル確率を計算。エネルギー・障壁の高さと幅・粒子の質量を変えて、減衰定数κ・透過確率T・透過深さをリアルタイムで可視化できる無料シミュレーターです。
使い方ガイド
- シュレーディンガー方程式の初期条件を設定：粒子質量(電子質量9.109×10⁻³¹kg)、ポテンシャルエネルギー関数、波動関数の初期形状
- 数値解析パラメータを入力：格子間隔Δx=0.01nm、時間ステップΔt=0.001fs、積分終了時刻
- トンネル効果またはバンド構造計算を選択し、cat-filterで障壁条件をフィルタリング後、シミュレーション実行
具体的な計算例
アルミニウム層(厚さ2nm)への電子トンネリング：初期エネルギー3.5eV、ポテンシャル障壁5.2eV、m*=0.26m₀で計算すると、透過係数T≈2.3×10⁻⁶、透過電流密度J=1.8×10³A/cm²を得る。cat-filterで室温300K以下のみを条件化すると、フォノン散乱を考慮した補正係数0.94が自動適用される。
実務での注意点
- 半導体デバイス設計でバンドギャップ計算時、GaAs(Eg=1.424eV at 300K)とSiO₂(Eg=8.9eV)の混合構造では、cat-filterで材料ごとの有効質量テンソルを厳密に分離すること
- X線結晶解析で格子定数a=0.543nm(Si)の場合、波動関数の収束判定閾値を1×10⁻⁸以下に設定し、数値誤差による偽りの量子状態を排除する
- 放射線線量評価では吸収線量Gray単位に統一し、α粒子(He核)とβ粒子の相互作用距離を正確に計算するため、screening効果をcat-filterで有効化する