【宇宙】ダークマターの新理論。ダークマターはクォークの塊で出来ている巨大な物質である可能性

物理学者たちは、80年近くかけてダークマターはエキゾチック粒子(性質が奇妙で、未発見の粒子)である証拠を探し続けています。オハイオ州の科学者は宇宙の構造は常識からかけ離れていると提案しています。彼らはダークマターはテニスボールから準惑星くらいの質量を持っており、密度が中性子星と同じくらいの物体であると主張しています。
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ダークマターは、宇宙が膨張していることを説明するのに必要な物質で、星や光に与える重力の効果から存在が予想されています。科学者たちは、ダークマターはこの宇宙の27%を満たしており、通常の物質は5%前後であると見積もっています。

クリーブランドのウエスタンリザーブ大学の物理学者たちの提唱する新しい理論では、ダークマターはweakly interacting massive particles (wimps) :未知の重い素粒子で弱い相互作用を持つ粒子といわれる物質の一種であるが、一個の大きさがミクロンから目で見えるサイズの大きさということです。
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物理学部のGlenn Starkman教授とDavid Jacobs氏は、現在の物理学界には、これまでの理論以外の理論に対しては目を向けようとしない風潮があると批判します。彼らはミクロの大きさよりも大きいというこれまでの素粒子の常識を覆すような素粒子を提案しています。従来の物理学では、粒子同士がお互いに作用を及ぼしあう力に、強い相互作用、弱い相互作用、重力、電磁気力の4つがあり、この4つの力で粒子の振る舞いを説明していますが、この素粒子の実在するとなると、新たな物理論が必要となります。”我々はずっとWinpsを探してきましたが、見つけることは出来ていませんし、素粒子加速器で実験してみたいですが、設備がないので出来ません。”と、Starkman教授は語ります。

Wimpsは依然としてダークマターの候補でありますが、別の場所を探す必要があります、という理論家もいます。”80年代後半から、ダークマターは現在わかっている物質であるという考えは見向きもされなくなりました。我々は、何が正しく、そして、ダークマターがクォークと電子から構成される物質ではないとどうして知ることが出来るのかを問いかけています。”と、教授は言います。ガス惑星、白色矮星、中性子星、恒星が変化して出来たブラックホールなど、宇宙の足りない質量の説明候補はたくさんありますが、これらを除いて、物理学者たちはエキゾチック粒子にその答えを見出そうとしています。

通常の物質であるかエキゾチック粒子であるか、については、そもそも中性子星とミクロンサイズの大きな原子核との相対的な違いは何なのか?という議論があります。”相対的な違いといったのは、寿命が極端に短いストレンジクォーク(6つあるクウォークの内、第二世代に属する)が、エキゾチック粒子の中にかなりの割合で混ざっている可能性が高いからです。”と、教授は説明します。

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我々の身の回りにあり、我々自身をも構成している物質は、中性子と陽子から出来ており、これらもクウォークから出来ています。ストレンジクウォークは極端に不安定ですが、中性子も同様に不安定なのです。しかし、ヘリウムの原子核中では、安定な陽子とのつながりにより、中性子は安定します、と教授は説明します。”宇宙形成の初期段階で安定した奇妙な核物質であるダークマターができ、このダークマターはクォーク、もしくはクォークが集まって出来た重粒子の大きな塊もしくは結合でしかありません。”

教授たちは、従来の物質と崩壊前のストレンジクォークもしくは重粒子からなると予想しているこの物質を計算しました。すると、超新星爆発と同じ程度の温度である3.5兆度でこの状態が起こりうる、という結果となりました。彼らの理論とSkylabスキャンのデータによると、ダークマター粒子は、55グラムより小さいことはないとの結論でした。しかし、100万、10億グラムということもありません。その大きさになると、ブラックホール同様光を曲げたり、一部の光は捕らえられて出てこれなくなるからです。10億年に一度地球に衝突したとしても、小さければ痕跡はないでしょうが、大きければ何らかの痕跡は残っていることでしょうし、大きすぎたら我々はここにはいないでしょう。

出典:dailymail

  • 管理人評

従来の常識を覆すような新しい理論なりを展開することは非常に勇気がいることだと思います。教授たちの提唱する理論が正しいのかどうかは現段階ではわかりませんが、ダークマターの謎が解明できればいいですね。あとはダークエネルギーとかも残っていますか。個人的に一番知りたいのは宇宙の果てはどうなっているのか?です。

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