【暗黒物質】ダークマター アクシオン(Dark Matter Axion)について簡単に解説!【初級編】

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※この記事は、物理をあまり知らない人でも読めるように噛みくだいています。もっと詳しく知りたい方は、【上級編】ダークマター アクシオン へどうぞ!

未だ、正体が明らかにされていない、「ダークマター」。

今回は、未知なる「見えない物質」ダークマターについてみていきましょう。

皆さんは、宇宙に存在している物質が、科学的にどれくらいわかっているか知っていますか?

実は現在、宇宙に存在している物質のうち、正体が分かっているのは約5%しかないのです。

皆さんが中学生、高校生のときに「スイ、へー、リー、ベー、ボクノフネー」と習ったあれらの元素は、全部合わせても宇宙の5%に満たないのです(この時点で、発見されている元素は118個)。

では、他の95%は何でできているのでしょうか?

正体不明の物質「ダークマター」

残りの95%のうち、27%は「ダークマター(暗黒物質)」と呼ばれ、68%は「ダークエネルギー」と呼ばれています。

今回は、「ダークエネルギー」については触れません。

暗黒物質と聞くと、なんだか禍々しいですね。

ダークマターは、光を発さず、「目に見えない」物質で正体不明なことから、このような名前が名付けられています。

ダークマターの正体については、昔から色々な研究がされ予想がされていますが、いまだに実験的に正体が認められていません。

なぜ、宇宙に95%もの未知のものがあるとわかったかというと、簡単に言えば、「実験的に宇宙を観てみたら、理論と全然合わなかった」からです。

宇宙の全体について知られていなかった当初は、目に見える物質だけ数えたらこれくらいの質量になるはず、と予想されていたわけですが、

思っていた(理論から予測される結果)よりも、たくさんの質量が観測され、宇宙には目に見えない「何か」があると考えるしかなかったのです。

その「何か」がダークマターです。

ダークマターはこの世に27%も存在しており、机やひとなど、目に見えるものの5倍以上もの謎の物質が、

あなたの周りを漂っているわけです!

理論(青い線)と、実験結果(赤い線)に大きな差があることを説明している図。

ダークマターの候補

ダークマターの正体については、実験的に明らかにされていないものの、様々なモデルが予想されています。

ダークマターの有力候補には、ニュートラリーノ(WIMP)、アクシオン、(ニュートリノ)などがあります。

簡単な区別として、ニュートラリーノは重い(エネルギーが高い)素粒子、

アクシオンは軽い(エネルギーが低い)素粒子です。

素粒子とは、それ以上分割できない最小単位の物質のことで、素粒子には電子や光子などがあります。

今回は、このダークマターの有力候補のうち、「アクシオン」についてです。

ダークマターの有力候補のひとつ、アクシオン

アクシオンは宇宙初期に非熱的に数多く生成された粒子 です。

電子はマイナスの電気、陽子はプラスの電気を持つのに対して、アクシオンは電気的に中性です。

つまり、アクシオンはプラスでもマイナスでもなく、電気をもたないということですね。

アクシオンの質量は、10のマイナス39乗キログラム以下と、超軽いです。つまり、0.000000000000000000000000000000000000001 kg以下です。軽いでしょ?

アクシオンが発見されれば、QCDという、ある理論体系の「問題点」を解決できます。

さらに、アクシオンが発見されるということは、この問題が解決され、物理学の発展になるとともに、

ダークマターの正体が明らかになるという、非常に発見が期待される、すごい粒子なのです!!

アクシオンの性質として、「磁場をかけると、たまにアクシオンは光に変わる」というものがあります。

この性質を利用してアクシオンを実験的に発見しようと、いくつかの実験がされています。

さあ、みなさんも今すぐ磁石をもってきて、空間に磁場をかけ、アクシオン発見を試みましょう!

では、今日はここまで。より詳しく知りたいという方は、以下の記事をご覧ください。

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