宇宙の加速膨張は反物質が原因？ 
暗黒エネルギーが関わっているとされる宇宙の膨張とその加速を時系列で表したイメージ図。
宇宙全体に存在するとされながらも、正体が依然として不明な「暗黒エネルギー」。宇宙の加速膨張を説明する有力な仮説と見なされていますが、最近になって、物質と反物質との間の強力な反発力に基づく新たな理論が発表されました。
宇宙膨張説は近年では広く支持されていますが、1998年になってその膨張が加速的だと示唆する観測結果が発表されました。これは研究者の間でも予想外であり、物理学における“最も深刻な問題”とされています。重力に対する従来の認識に基づけば、宇宙の物質間には引力が働くため膨張は減速しなければならないからです。この加速膨張を説明するために提唱されたのが、反発力を生む仮想的なエネルギー「暗黒エネルギー」です。
新たな研究結果は、この暗黒エネルギーによる効果が実際には、通常の物質と反物質とが反発し合うときに生じる一種の「反重力」に起因することを指摘しています。通常この反発力は、宇宙全体を一様に満たしている暗黒エネルギーが元だとされますが、暗黒エネルギーの正体や、なぜそのような効果をもたらすのかについてはまったく分かっていません。未知の存在の代わりに、比較的よく知られている反物質による反重力に着目した様です 。
詳しくは、、、、
◆カギは宇宙空間に散在する空洞領域 宇宙の加速膨張のカギを握っているのは、宇宙空間に散在する巨大な空洞領域です。全長が数百万光年にもおよぶこの領域には、なぜか銀河や銀河団が存在しないのでしょう。
そこに大量の反物質が存在し、恒星や惑星を含む銀河が形成される可能性もあると考えられます。天の川銀河に最も近い空洞領域は「ローカルボイド」で、おとめ座超銀河団の中に位置します。
反物質は、現在の観測機器で検出できる電磁波を放出していないため、実際にその姿をとらえることはできません。空洞領域に存在する反物質が不可視な理由はいくつか考えられますが、明確な結論は得られていません。また実験室の反物質は、周囲に通常の物質が存在するため、空洞領域にある反物質とは異なる挙動を示す可能性があります。
反物質は銀河内に存在する物質に対して反発力を及ぼすことで、物質どうしを引き離す働きを持つと考えられます。そのため反物質自体は知ることができなくても、宇宙の可視的な領域に及ぼす影響の観測はできます。
今回の研究結果から、宇宙に関するその他の問題についても解決の可能性が出てきたという事です。その1つが“失われた反物質”問題です。
現代物理学の定説では、ビッグバンの際に物質粒子と反物質粒子が同じ量だけ生成されましたが、宇宙の可視領域は通常の物質からなる構造ばかりが存在するように見えます。
ローカルボイドの中にどの程度の反物質が存在するかの特定を試みました。ローカルボイドには、物質で構成された巨大で平坦な銀河の集団「ローカルシート」が隣接しており、ローカルボイドから遠ざかっていると考えられています。ローカルシートを遠ざける反発力が生まれるにはどの程度の反物質が必要かを計算しました。
ローカルボイドでの計算値と同じだけの反物質がその他の空洞領域にも存在すると仮定した場合、宇宙全体の反物質量と物質量が等しくなると明らかになりました。つまり、宇宙における物質と反物質の“対称性”があることになります。
◆物質と反物質が反発し合う仮説は正しいか 今回発表された研究結果について、スイスにある欧州原子核研究機構（CERN）は、「アイデア自体は興味深い」とコメントしていますが宇宙に物質・反物質の対称性があるとする仮説には同意できないといっています。空洞領域内に大量の反物質が存在するなら、なぜ観測できないのかが大きな問題です。
宇宙に物質・反物質の対称性があるという仮定の下で反物質の不可視性を説明するためには、別の仮説を用意しなければならないとの指摘されています。しかし、ある仮説の正当性を主張するために別の仮説が必要になるケースは、理論を構築する上であまり好ましくはないのです。
今回の研究結果は、「Astrophysics and Space Science」誌に掲載される予定です。
Illustration courtesy WMAP Science Team, NASA
National Geographic Newsより
February 16, 2012
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