XMASS実験グループが最新結果を発表 | Kavli IPMU-カブリ数物連携宇宙研究機構
http://www.ipmu.jp/ja/node/2279

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XMASS検出器の入った銅製容器を取り囲む水タンクの様子 (C) 東京大学宇宙線研究所 神岡宇宙素粒子研究施設


鈴木洋一郎 (すずき・よういちろう) Kavli IPMU 特任教授が率いる XMASS (エックスマス) 実験グループは最新結果を発表しました。XMASS 実験は、岐阜県飛騨市神岡の地下1000mに設置した検出器を用いてダークマターの探索を行っています。

今回、2013年11月から2015年3月までの1年4ヶ月間のデータを用いて、ダークマターの候補の中でも通常の物質と極めて反応しにくい未知の素粒子 WIMP (Weakly Interacting Massive
Particle) で且つ「質量の軽い」候補の観測量の季節変化と、ダークマターを WIMP など特定の候補と絞らない場合の季節変化の両方について解析を行いました。

これまでの研究で、我々の太陽系が属する天の川銀河内での太陽系の運動と太陽の周りを回る地球の公転運動によって、ダークマターの観測量には季節変動が現れると考えられています。

続きはソースで


詳しくは XMASS 実験ホームページの下記リンクをご覧下さい。
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/whatsnew/whatsnew-20150907.html

新理論が示す、ダークマターは湯川粒子に瓜二つ | Kavli IPMU-カブリ数物連携宇宙研究機構
http://www.ipmu.jp/ja/node/2217

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【図1】図1左のパイ中間子 (湯川粒子) に含まれる「u」 はアップクォークを示し、「」 は反ダウンクォーク、「g」はグルーオンという素粒子を示す。アップクォーク と反ダウンクォークはグルーオンをやりとりすることで、強い力で結びついている。一方、図1右の SIMP 粒子に含まれる 「Q」 はクォーク、「 」は反クォーク、「G」 はグルーオンに相当する粒子を示す。 (Credit: Kavli IPMU)

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【図2】図2上の今までのダークマターの理論では、ダークマター同士は互いをすり抜け反応しないと考えられていた。図2下の SIMP 粒子は、パイ中間子が相互作用するのと同種の強い相互作用をする。
(Credit: Kavli IPMU)

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【図3】 ダークマターを SIMP としない場合はダークマターが銀河の中心部の狭い範囲に極端に集中し、外側では少ない (図3左) 。一方、ダークマターを SIMP とした場合には銀河の中心部から外側に
かけてダークマターがなだらかに分布する (図3右) 。この場合のダークマターの分布は観測事実と良く合う。 (Original credit: NASA, STScI; Credit: Kavli IPMU - Kavli IPMU modified this figure
based on the image credited by NASA, STScI)

標準理論裏付ける新証拠、「超対称性」に新たな痛手 LHC　写真1枚　国際ニュース：AFPBB News
http://www.afpbb.com/articles/-/3055710


【7月28日 AFP】世界最大の粒子加速器「大型ハドロン衝突型加速器（Large Hadron Collider、LHC）」の専門家チームは27日、現在の素粒子物理学で主流となっている「標準理論」に合致する素粒子の振る舞いを示す新証拠が得られたと発表した。宇宙の基本構造に関する未来の理論とされる「超対称性」にとって、新たな痛手となる証拠だという。

 英科学誌「ネーチャー・フィジックス（Nature Physics）」に掲載された論文によると、LHCを用いた超高速の陽子衝突実験で得られた最新データは、「ボトムクォーク」と呼ばれるエキゾチック粒子が、標準理論で予測された通りの挙動をすることを示しているという。

 ボトムクォークが、いわゆる「アップクォーク」に変化するまれな現象を測定するこれまでの試みでは、同理論と矛盾する結果が得られていた。これにより科学者らは、標準理論の枠を超える説明の一つとして、超対称性の仮説を提唱した。

 だが、LHCのボトムクォーク（b粒子）実験チーム「LHCb」を率いるギュイ・ウィルキンソン（Guy Wilkinson）氏は、AFPの取材に、最新の測定結果は「標準理論と完全な一致をなしており、この（代替理論の）仮説の必要性を排除するものだ」と話した。

「標準理論に何らかの誤りが存在することを証明できたなら、それは非常に心躍る結果となっただろう──そして、世間をあっと言わせることになったとだろうということも否定できない」と同氏は述べている。

 標準理論は、物質を構成する基本粒子とそれらを支配する力のすべてに関する主流の理論だ。

 だが、このモデルには弱点がいくつかある。一つは、宇宙の95％を構成するダークマターとダークエネルギーを説明できないこと。もう一つは、物理学者アルバート・アインシュタイン（Albert Einstein）の「一般相対性理論（General Theory of Relativity）」との整合性がないこと。これは、知られている通り、素粒子の量子スケールでは、重力が作用しないようにみえるためだ。

■多頭の怪物

 これらの矛盾を説明するために提唱された代替理論の一つである超対称性は、宇宙のすべての粒子に、それより質量が大きい「きょうだい」が存在すると仮定している。これにより、ダークマターとダークエネルギーを説明できる可能性もある。

 だがLHCでは、超対称性のきょうだいが存在する証拠はこれまで何も見つかっていない。その一方で、標準理論で存在が予測された素粒子はすべて観測されている。


(c)AFP/Mariette LE ROUX

すばる望遠鏡で「暗黒物質」地図作成　NHKニュース
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20150702/k10010136171000.html
観測成果 - すばる望遠鏡 Hyper Suprime-Cam が描き出した最初のダークマター地図 - すばる望遠鏡
http://subarutelescope.org/Pressrelease/2015/07/01/j_index.html


https://www.youtube.com/embed/A4U37MQgOAA?rel=0
動画: すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam が映し出した無数の銀河と、重力レンズ解析で得られたダークマターの分布図。動画ファイルはこちらからダウンロード可能です
(ファイルサイズ約 160 MB)。(クレジット：国立天文台/HSC Project)

http://subarutelescope.org/Pressrelease/2015/07/01/fig1-1.jpg
図１: Hyper Suprime-Cam で観測された天体画像の一部 (大きさ 14 分角 × 8.5 分角) と、解析で得られたダークマター分布図 (等高線)。画像をクリックすると高解像度の画像が表示されます。
背景の銀河のみを表示した画像はこちら。
また、観測領域の画像を自由に拡大縮小できるビューアーのカラー版と白黒版も公開されています。(クレジット：国立天文台/HSC Project)

http://subarutelescope.org/Pressrelease/2015/07/01/fig2.jpg
図２: すばる望遠鏡主焦点に搭載された Hyper Suprime-Cam。(クレジット：国立天文台/HSC Project)
http://subarutelescope.org/Pressrelease/2015/07/01/fig3j.png
図３: 観測されたダークマターの「かたまり」の密度を模式的に示した図 (右) と、現在推定されているダークエネルギーの量から推定した場合の理論予想 (左)。理論予想値よりも明らかに多いことが今回の観測から確認されました。(クレジット：国立天文台/HSC Project)


宇宙空間を満たしているとされながら、正体が分からない「暗黒物質」＝ダークマターが特にたくさん集まっているとみられる場所の地図を、国立天文台などの研究グループが「すばる望遠鏡」による
観測で作成することに成功しました。

国立天文台の宮崎聡准教授らの研究グループは、ハワイにある日本の「すばる望遠鏡」に特殊なカメラを取りつけて、かに座の方角を集中的に観測しました。
その結果、満月およそ１０個分の範囲に、「暗黒物質」＝ダークマターが特にたくさん集まっているとみられる場所が９か所見つかり、地図を作成することに成功したということです。
宇宙空間を満たし、私たちの周囲にも飛び交っているとされる暗黒物質は、光を発したり反射したりしないため、直接、見ることはできませんが、質量を持ち、密度が高い場所では、強い重力が生じていると考えられています。

このため研究グループは、見えない重力によって光の進み方が変化している場所を探し出すことで、暗黒物質が特に集中しているとみられる場所を特定したということです。
宮崎准教授は「これまでに世界で発表されている地図の中でも、暗黒物質が密集している度合いをより詳しく描き出すことができた。さらに観測を重ね、暗黒物質の正体や宇宙の成り立ちの謎を解明していきたい」と話しています。  

熱帯びる「暗黒物質」の研究

暗黒物質＝ダークマターは、世界の物理学者が今最も熱を入れて正体を突き止めようとしている未知の物質です。
物質の最も基本的な粒子は、３年前に発見されたヒッグス粒子を含めてこれまでに１７種類確認されていますが、それだけでは宇宙の成り立ちを説明できなくなっています。

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