星や惑星、そして私たち人間も宇宙の一部です。これらは「通常の」物質のカテゴリーに分類されます。しかし、それがすべてというわけにはいきません。科学者は、別の形態の物質が存在するに違いないと信じています。それは人間の目や望遠鏡では見えてはなりません:暗黒物質。
宇宙の暗黒物質
暗黒物質はその言葉が示すように神秘的です。素粒子でしょうか？それとも裏に何かあるのでしょうか？これまでのところ、研究者らはその存在の証拠を見つけることができていない。しかし現在、6つの説明があれば、それが本当に宇宙に存在するかどうかを明らかにできるかもしれない。
#1 普通のことは隠されたまま
1970 年代、天文学者は宇宙から物質が欠けていることを発見しました。彼らは、通常の物質のすべてがまだ検出されていないと考えていました。すべての普通の物質が発見されているわけではないことを示唆する理由がいくつかあります。宇宙に存在する、赤外線を放出しないガスまたは塵の冷たい雲。または、原子と既知の素粒子で構成される冷却された褐色巨星ですが、暗すぎて望遠鏡で検出できません。
しかし、これらの要素はすべて、未発見の通常物質による宇宙の質量を説明するには十分ではありません。したがって、研究者たちは暗黒物質のようなものが存在するに違いないと考えています。
#2 宇宙における WIMP の理論
宇宙には弱相互作用大粒子（WIMP）と呼ばれるものがあります。それらは重力と弱い相互作用を介して通常の物質と接触します。ただし、光やその他の電磁放射には反応しません。多くの研究者にとって、これは暗黒物質の証拠です。
WIMP は、質量のないゴースト粒子であるニュートリノに関連している可能性があります。彼らは物質と相互作用することなく地球中を飛行することができました。 WIMP は、地球上で原子核と衝突した場合にのみ検出できます。しかし、一部の研究者はこれらの粒子のみに焦点を当てていますが、これまでのところそれらは検出できていません。
別の理論は、宇宙に WIMP が存在し、それがスーパー WIMP に変形したというものです。それらは通常の物質とは相互作用しません。この理論によれば、スーパー WIMP は宇宙でのみ検出できることになります。
#3 アクシオン
アクシオンは電子の何十億倍も軽いと言われています。したがって、それらは頻繁に発生するはずです。これは素粒子の場合もあれば、未知の粒子の集合体である場合もあります。それらは素粒子物理学の一部です。何よりも、これらは、私たちの宇宙に通常の物質が存在するのに反物質が存在しない理由を説明するのに役立ちます。それらは理論モデルで重要な役割を果たし、ビッグバン後の宇宙の不均衡を説明します。アクシオンは、検出器を使用してまだ検出できません。それでもなお、彼らの捜索は続いている。
#4 熱い暗黒物質
別の説明は、いわゆるホットダークマターである可能性があります。これらは非常に速く移動する粒子です。これらはニュートリノに似た部分であると考えられていますが、WIMP やアクシオンと混同しないでください。しかし、これまでに知られている 3 種類のニュートリノだけでは暗黒物質を説明するには不十分です。さらに、これらの粒子は 1 つの領域に集中できず、離れて漂ってしまうため、暗黒物質のごく一部しか構成できません。
#5 無菌ニュートリノ
通常のニュートリノより重いと言われています。ただし、これらも仮説であるため、質量はモデルによって異なります。無菌ニュートリノは、重力を通じてのみ通常の物質と接触すると考えられています。既知のニュートリノは振動中に無菌ニュートリノに変化することが証明されたと言われています。このようにして、彼らはただ消えるはずです。このプロセスは実験によってのみ実証されているため、暗黒物質の正当化として慎重に検討する必要があります。
#6 適応された重力理論
宇宙の重力は地球とは異なるという理論もあります。この仮定が受け入れられれば、暗黒物質によって説明される測定誤差は解決される可能性があります。しかし、アインシュタインの相対性理論を否定するのは簡単ではありません。新しい重力理論はアインシュタインの理論と競合する必要がある。ダークマターがどのような影響を引き起こすのかについても説明が必要だろう。現在まで、この点に対処できる修正重力理論はありません。
結論：暗黒物質は少なくとも理論上は存在する
これらの説明の多くは、まだ見つかっていない粒子に基づいています。それにもかかわらず、多くの研究者は依然として暗黒物質の存在を信じています。この謎の物質を追跡する実験は失敗することが多いですが、それでも科学者たちは証拠を探し続けることを止めません。ちなみに、暗黒物質のない宇宙は人類の終わりです。 暗黒物質による死はまだ証明されていません。