見えない物質が宇宙に浸透し、星や銀河の進路を変えます。
このいわゆる暗黒物質は重力の力を発揮しますが、光と相互作用することはありません。それが何でできているのか誰も知らず、今まで検出することは不可能でした。しかし、新しい理論は最終的に暗黒物質をテストする方法を提供する可能性があります。
ダークマターは奇妙なハーフマグネットで構成されている可能性がある、カリフォルニア大学デービス校の理論物理学者は6月6日、スペインのグラナダで開催されるPlanck 2019会議でのプレゼンテーションで述べています。そして、本当に強力な（まだ存在しない）電子顕微鏡をオンにすることで、最終的にそれらを検出できるようになるかもしれません。
しかし、すべての物理学者が確信しているわけではありません。
研究には参加しなかったフランクフルト高等研究所の研究員であるサビーネ・ホッセンフェルダー氏は、「きちんとしているが、それほど有望ではないと思う」と語った。 「暗黒物質を構成するかもしれない、あなたが発明できる無限に多くの粒子があります。」これはそれらのうちのもう1つに過ぎないと彼女は付け加えた。
「これらの粒子のそれぞれについて、多くの計算を行ったり、論文を発表したり、実験を考えたりすることができます。そして、それらを資金調達しようと試みることができます」と彼女は言った。 「あなたが本当に運が良ければ、誰かがあなたの実験をします-それから何も見つけられません。」
暗黒物質の探求
理論はダークマターの存在を予測しますが、それがどのように見えるのか、それが何で構成されているのか、実際にはわかりません。しばらくの間、ダークマターはWeakly Interacting Massive Particle、またはWIMPとして知られている粒子の腰が強く、恥ずかしがり屋の獣で構成されているという「美しい物語」がありました。カリフォルニア大学デービス校の物理学教授。
何年もの間、科学者たちは強力な粒子加速器を使用して、これらのゆっくりとした無電荷の粒子を探していました。しかし時が経つにつれ、物理学者はますます多くのWIMP候補を除外し、人気のあるアイデアは牽引力を失いました。完全に排除されたわけではないが、「過去10年間、人々はWIMP以外の他の可能性について考えてきた」とターニング氏は語った。
別の理論は、暗黒物質は実際には光の粒子、つまり光子で構成されていると提案しています。
「私たちが見ることができる通常の光子に加えて、私たちが見ることができないいくつかの光子があるかもしれません」とターニングは言った。これらのいわゆる「ダークフォトン」は、質量はあるが電子よりも軽い仮想粒子です。暗い光子は、通常の光子と相互作用します。
この新しい研究では、ターニングと彼のポスドク研究者であるクリストファーヴァーハーレンがこの理論に基づいて構築し、暗黒物質も暗いハーフマグネットで構成されている可能性があると提案しました。ポールが1つしかない物理学者のポールディラックは、1930年代に最初に提案しました。 （数十年に及ぶ狩猟にもかかわらず、自然界での証拠はまだ見つかっていません。）
ただし、ディラックは単極子を提案しただけではありません。彼はまた、モノポールの周りを移動する電子はその磁場の影響を受けると提案しました。したがって、ターニングとバーハーレンの理論が正しく、これらのハーフマグネットの暗いバージョンが宇宙のどこかに潜んでいる場合、そしてこれらのダークハーフマグネットがディラックの単極子のように機能する場合、電子の経路に微妙な手掛かりが残ります。
暗い単極子が存在する場合、電子に吸収される前に通常の光子に変換できる暗い光子を放出するとターニング氏は述べた。この相互作用により、電子はほんの少しだけ回転またはコースを変更し、アハロノフボーム効果と呼ばれる干渉パターンを生成します。 （電子は単なる粒子ではなく、波でもあり、干渉パターンは、電子の「波動方程式」の山と谷が互いに加算または相殺され、一連の平行光と暗い線。）TerningとVerhaarenは、電子顕微鏡を使用して電子干渉パターンのこのごくわずかな変化を検出できる可能性があると提案しています。
太陽に興奮
暗黒物質が存在する場合、それは私たちと私たちの周りにあります-それを検出するために使用する電子ビーム顕微鏡の内部とその周辺を含みます。しかし、電子の摂動を通じて暗黒物質を検出するには、暗黒物質を構成する奇妙な半磁石が強力な十分な磁場を持つ必要があります。つまり、これらのハーフマグネットには多くのエネルギーが必要です。
太陽の近くを通過する単極子は、興奮し、より多くのエネルギーを得て、地球に到達する可能性があるとターニング氏は語った。彼は、1日あたりこれらの励起されたモノポールの約5つが、提案された電子ビーム顕微鏡のサイズを通過すると予測しています。 「通常のWIMP検出器は、1年に5つのイベントが発生すれば喜ばしいので、それは悪くありません」と彼は言った。
さらに、暗い半磁石によって引き起こされる電子位相の変化は非常に小さいため、それを検出するには、信じられないほど高解像度の電子ビーム顕微鏡が必要です-現在存在しているものはおそらく十分に強力ではありません。この電子顕微鏡には、現在の電子顕微鏡よりも5倍高い解像度が必要だとターニング氏は言う。
いずれにせよ、我々は「これらの人々に超高級電子顕微鏡でこれを探すことに興味を持ってもらう」ことを望みます。
ダークマターのさまざまな競合する理論は、初期宇宙がどのように形成されたかについて完全に異なる物語を私たちに教えてくれるでしょう、と彼は言った。さらに、ダークマターが実際に何で構成されているか（軽い粒子でも重い粒子でも）を理解すると、人々はおそらく地球上にある種のダークマターの工場を作ることができるでしょう。 「それが非常に軽い場合、あなた自身の暗黒物質を生成するのに多くのエネルギーを必要としません。」
科学者たちは彼らの研究をプレプリントジャーナルarXivに発表しました。それはまだ査読されていません。
