宇宙の谜を纽解く键となるダークマターを追って
中央の黒いブロックを积み上げたようなものは、ダーク
マター探索装置の纯度を测る装置の缩小モデル。
2週間に1回液体窒素を入れて 低温に保つのが大変だったそうです。
岐阜県飞騨市の神冈地下実験室に设置した、ピコロンの装置。
赤くなっているのは、通常の光を当てると装置の感度に悪影响を
与えるためです。この装置で、现状世界1に并ぶレベルの低バッ
クグラウンドを达成しました。
ダークマターを検出する実験装置のその后
今を遡ること10年前。今回と同じく、『とく迟补濒办』の最先端研究探访のコーナーに伏见先生の研究室が取り上げられ、「ダークマターを捜索するための実験装置を开発中」と书かれていました。ダークマターとは、宇宙の成り立ちや宇宙の构造、宇宙の进化の谜を纽解く键となる正体不明の素粒子。
当時の记事にはダークマターの特徴として「光を出さず吸収もしない謎の物質」、「いかなる電磁波を用いても見ることのできない」と紹介されていましたが、その後、実験装置は無事完成したのでしょうか?
「10年间试行错误して、放射性不纯物を世界最高レベルで除去することに成功し、岐阜県飞騨市にある地下の神冈実験室に试作机を2つ设置し、実験を始めるまでにこぎ着けました」と话す伏见先生。本格的な実験装置の建设は予算が下りてからになるそうですが、「これまで人类が検知することができなかったものを、特别な装置を作ってなんとか捕まえたい」と长年抱いてきた梦は、着実に前进しているようです。
100万分の1秒という一瞬の闪光を捉える
ダークマターを検知するための実験装置の名前は「ピコロン」。ダークマターは目で见ることはできませんが、「おそらくひとつひとつの原子核とは、ごく稀にぶつかるだろう」という仮説のもと、放射线検出器と同じ原理を用いて开発されました。
「ごく稀にぶつかる」とは、「1トンくらいの装置を置いておくと1年に数回、ぶつかるかな？」という程度。この贵重な数回を确実にキャッチするためにも、実験装置を大きくし、ダークマターだけに反応するよう、邪魔者となる环境放射线のシャットアウトを最重要课题として取り组んできました。
「环境放射线は日常的にたくさんあって、岩や空気、人间の体からも出ています。そのため1秒间に何千発もダークマターに当たります。
ダークマターの観测装置はとても高感度なので、そうした放射线のひとつひとつに反応してしまうため、神冈の地下に潜り、岩などから発せられる放射线もブロックできるよう、铅で囲っています」。
そのため见た目は、まったく面白みのないカタチだそうですが、ダークマターを検出するとピカッと光るのだとか。その速さは100万分の1秒&丑别濒濒颈辫;。
ごく稀にしかヒットせず、ヒットしたのか、しないのかも分からないほどの超高速の光。それが本当にダークマターなのか、どうやって见分けるのかと伺うと、「状况証拠を见ながら、名探侦になったつもりで、推理を积み重ねていくしかないですね」と、なんだか楽しそうな伏见先生。
长年の研究や世界の状况、他の研究グループとの比较など、あらゆる手を尽くしてダークマターを探索してきたからこそ、「実験によって何か予期せぬことが起こるかも」というワクワク感が、话の端々に感じられます。
この分野の実験装置は车に例えると贵1クラスで、天文学という
より、ほぼ工学なのだそう。「望远镜で星を见たりはしないんです
ね？」というと、「今どき、夜空を肉眼で観察している天文学者は
いません（笑）」と伏见先生。
"标準模型"に当てはまらない想定外の結果を求めて
宇宙について説明するとき、 "标準模型〞という理論が用いられるそうですが、标準模型だけでは、説明がつかないことがたくさんあるといいます。
「标準模型は素粒子の反応など、すごく細かく計算できるんですが、その理論だと宇宙の始まりがどうだったかは説明できないんです。宇宙が何故こうなったのか、宇宙の始まりは一体何だったのか。昔、标準模型では説明できないスゴいことが起こって、その結果、今の我々が知っている宇宙になっていったのだろうと推測されるものの、今のところ标準模型を覆す結果は出ていません。
だいたいみんな、計算通りに正解が出たら、喜びますよね？でも我々は、計算通りに結果が出たら残念がるんです。『なんだよ、标準模型のままじゃん』って。
标準模型では説明できていない素粒子が見つかれば、それが正解だと絞り込める。そのためにもダークマター探索など、もっともっといろいろな方法を試していきたいと思って、今がんばって装置を作っています。
来年の3月までには大きな装置を作って、それで実験をしようと計画しているので、それが動けば、徳岛大学が日本国内でダークマターをやっている数少ない大学のひとつになります。予算申請が通っていれば…ですけど、そのための状況証拠はだいぶ積み上げてきたので、なんとか通るのではないかと思っています」。
10年前の『とく迟补濒办』に「生涯をこの研究と大きなロマンにかけていきたい」という伏见先生の言叶が记されていました。それは今も、これからも変ることなく、大いなる情热と共に宇宙の谜とダークマターの正体に迫っていくことと思います。
研究室のみなさん。かつてはダークマターではなく、暗黒物质とい
われていましたが、ここ数年でダークマターという呼称が定着して
いて、人気ドラマ&濒诲辩耻辞;逃げ耻&谤诲辩耻辞;にも「世の中にはね、目に见えないダー
クマターだって存在するんだよ！」というセリフがあったり、スーパー
戦队シリーズ『宇宙戦队キュウレンジャー』の敌キャラがダークマ
ターを思わす「ジャークマター」という名前だったり、一般にも知ら
れるように。しかし専门家から见ると、「名前が変っただけで何もわ
かっちゃいない状况」なんだそうです。
伏見 賢一 （ふしみ けんいち）のプロフィール
大学院社会産業理工学研究部 理工学域 教授
