暗黒物質の初検出に成功か?

Posted by moonrainbow on 31.2009 暗黒物質   0 comments   0 trackback
暗黒物質の初検出に成功か?

 アメリカ、ミネソタ州の鉱山の地下深くで暗黒物質(ダークマター)が初めて検出された可能性があると物理学者チームが発表しました

dark mater
アメリカ、ミネソタ州スーダン鉱山にある極低温暗黒物質探索(CDMS)実験の検出装置で作業する研究者(2009年4月撮影)。

 極低温暗黒物質探索(CDMS)実験の一部であるこの鉱山の検出装置が最近ある粒子によって作動したが、その粒子はWIMP(ウィンプ)である可能性が高いという。WIMPは“物質との電磁気的な相互作用がほとんど無い重い粒子(weakly interacting massive particles)”の総称である

 暗黒物質とは宇宙の質量の80%以上を構成すると考えられている目に見えない未知の物質だが、WIMPはその最有力候補です

 最近、同鉱山の検出装置で2回の衝突が記録された。CDMSのWebサイトで発表された声明によると、衝突の特性は「WIMPから期待されるものと一致する」という。

 ただし、検出された粒子が暗黒物質ではなく中性子のような通常の素粒子である可能性も25%あると研究チームは注意している。

 今回の研究成果を聞いたコロラド大学ボルダー校の天体物理学者マイク・シャル氏も、結果の解釈について自制を促している。「興味深い結果だが、まだ有望な実験方法についての“中間経過報告”の段階だ。彼らが検出したのはWIMPだと願っているし、本当なら喜ばしいことだ」とコメントしている。

 WIMPと通常の原子の相互作用は非常にまれにしか起こらず、かなり弱いと予測されている。“ウィンプ(弱虫)”と呼ばれるのはそのためだ。

 理論によれば、相互作用が起きると、WIMPは原子からビリヤードの球のように猛スピードで飛び出す。衝突の相互作用は少量の熱という形で固有の痕跡を残し検出することができる。衝突によって電荷を帯びた原子やイオンも生成され、同様に検出可能だという。

 CDMS実験ではゲルマニウムやシリコンの結晶で構成された30台の検出装置を使用している。設置場所はミネソタ州北部の廃鉱、スーダン鉱山の地下800メートル。地下深くにあるため、太陽光線や宇宙線といった他の粒子からの“背景雑音”を遮断できる。検出の詳細はWebサイトに掲載された声明以外は発表されておらず、CDMSチームのメンバーもコメントを控えている。

今回の結果の肝心なところは、将来の暗黒物質検出装置の開発に役立つという点にある。次世代の装置はさらに高感度で検出精度が向上する。「まだ暗黒物質の発見にはたどり着いていないが、今回の検出が本当なら、発見につなげることができる」。

「WIMPの検出が他の実験で確認された場合、科学者たちが次に解明を目指すのは粒子の起源になる」。地球を通過する暗黒物質粒子の起源がわかれば、宇宙の他の謎の解明にもつながる可能性がある。

 例えば、ある銀河形成理論では天の川銀河や他の“成熟した”銀河は暗黒物質のハローに包まれており、暗黒物質の密度は銀河の中心が最も高いと考えられている。この理論が正しいとすれば、暗黒物質粒子の起源は宇宙の他の地域よりも天の川銀河の中心である可能性が高くなる。

National Geographic News
December 21, 2009


 

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