宇宙のほとんどが失われています。銀河が回転する方法を観察することにより、天文学者は、宇宙には通常のものの 5 倍の目に見えない「暗黒物質」が存在するに違いないと計算しました。
30 年間、暗黒物質の粒子を見つける試みが行われてきましたが、成功はありませんでした。現在、ヨーロッパと米国の天体物理学者のグループは、とらえどころのないものを検出する答えは、私たちの足元の深い過去にある可能性があると考えています.
これまでのところ、暗黒物質を直接検出しようとするほとんどの試みは、WIMP として知られる仮説上の粒子 (「弱く相互作用する大質量粒子」) に焦点を当ててきました。検出器は、これらの粒子が他の原子核に衝突したときに放出されるエネルギーを探すように構築されていますが、これまでのところ衝突が検出されていないため、WIMP は存在しない可能性があります。それとも、もっと感度の高い検出器が必要なのでしょうか?
新しいアイデアは、古代の岩石で WIMP の痕跡を探し、地質学的な時間スケールで暗黒物質を検出することです。 WIMP が特定の岩石鉱物の原子核と衝突すると、理論的には鉱物の結晶構造に小さな変化が生じる可能性があります。
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この研究に参加しているストックホルム大学のセバスチャン・バウムは、「暗黒物質との相互作用により、[原子] 核は結晶中を数十から数百ナノメートル移動し、損傷の痕跡が残ります」と述べています。
調査対象の岩石は 10 億年も前のものである可能性があり、WIMP は常に足跡を残している可能性があります。研究者たちは、彼らの方法が既存の最高の検出器の約 100 倍の感度に達する可能性があると考えています。
「私たちは、すでに存在する超深度のボアホールを介して、地表下 10 キロメートルから岩石を掘り起こすことを計画しています」と、ミシガン大学のキャサリン・フリース博士は述べています。彼女もこの研究に参加しています。
「地下深くに行くということは、暗黒物質がそこまで浸透できるということです。一方、他の粒子、特に宇宙線は地表近くに留まります。」これにより、他の潜在的なソースからのトラックの量を減らすことができます。
サンプルが得られたら、ヘリウム イオン ビーム顕微鏡法などの画像技術を使用して、人間の髪の毛の幅の 1,000 分の 1 のトラックを探す計画です。
資金調達がうまくいけば、研究者たちは 2025 年までに最初の結果を得たいと考えています。WIMP を発見できなければ、暗黒物質の理論家にとっては、再び設計段階に戻ることになります。しかし、もしそうなら、科学における最大の謎の 1 つが解決されるでしょう。
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