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ダークマター検出の現状について・その2


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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 .3 .4 | 投稿日時 2020/3/13 22:16 | 最終変更
entangle1  常連   投稿数: 257
4月号の「日経サイエンス」にも紹介されていた「フェルミラボの従来にはないダークマター探索計画」です。

・MAGIS-100:暗黒物質、重力、量子科学を調査する自由落下の原子
https://translate.google.com/translate?hl=ja&sl=en&u=https://news.fnal.gov/2019/09/magis-100-atoms-in-free-fall-to-probe-dark-matter-gravity-and-quantum-science/&prev=search

『Fermilabの深さ100メートルのシャフト-何年も前にニュートリノ実験用に建設されたもの-は、暗黒物質と重力波の性質を調査する新しい量子実験の拠点になります。

MAGIS-100コラボレーションの科学者は、原子のグループを真空管に落とし、レーザー光を照射し量子物理学の側面を探ります。
この実験の目的は、超軽量の暗黒物質粒子の存在を明らかにし、以前に検出されたよりも低い周波数の重力波を検出する道を開くことです。』

すでに先行している10mサイズでの自由落下実験装置で・・・
『「私たちは、人間のスケールで原子を操作し、ほぼ人間の身長の分離を達成します」とフェルミラボの科学者ロニ・ハーニックは説明しました。
「これは今までに行われたことがありません。」』

『とらえどころのない粒子の検索
暗黒物質の重力効果は、1930年代後半から観察されています。
今日、科学者は、私たちが毎日目にする種類の発光物質が、宇宙の物質のわずか5分の1を占めるのみであることを知っています。
ダークマターが残りを構成しますが、科学者はまだその構成要素を直接観察していません。

最も一般的な理論では、ダークマターはとらえどころのない、めったに相互作用しない粒子と見なされます。
暗黒物質の研究の多くは、弱く相互作用する大粒子、つまりWIMPに焦点を当てています。
これは通常、陽子よりも重いと理論化されています。
しかし、科学者は他の可能性を考慮して検索を拡大しました。
(↑現状は、なかなか探索している質量範囲の中にダークマターの粒子が見つからないので、質量の軽い方にも再び注目が集まっている、という状況です。)

MAGIS-100は、重量がWIMPよりはるかに少ない超軽量の暗黒物質候補を探します。
そのような粒子の例は、ニュートリノの質量よりも軽い重さの仮定されたアクシオンであり、何十年もの間、質量がないと考えられていたほど軽い粒子です。

MAGIS-100が敏感な粒子の場合、暗黒物質は粒子ではなく波としてより適切に記述され、定数と考えられる量を時間とともに振動させます。
MAGIS-100は、このタイプの最も軽い暗黒物質候補からのこのような振動信号を検索します。

原子が重なり合うと、超軽量の暗黒物質粒子からの微小な変化に敏感になります。
そのような粒子が電子と相互作用すると、そのような変化の1つが発生し、電子の質量がわずかに変化する可能性があります。
超軽量の暗黒物質粒子は、原子を構成する粒子の相互作用強度にも影響を与える可能性があります。

「だから、私たちはMAGIS-100で原子をどれだけ離れて駆動できるかに焦点を当てています」と、MAGIS-100の広報担当者であり、スタンフォード大学の科学者であるJason Hogan氏は述べています。
「その距離は、実験の感度に直接関係しています。」』

・・・と言うように「スーパーライトなダークマター探索計画」も動いております。

以上、ご参考までに。

追伸
MAGIS-100関係の他の記事は以下のページから入れます。
https://translate.google.com/translate?hl=ja&sl=en&u=https://news.fnal.gov/tag/magis-100/&prev=search

ご注意
以上の記事は
「・ダークマター検出の現状について」
の一連の記事に引き続いて書かれたものです。
それでこの前半部分の記事については以下のアドレスから入れますのでよろしくお願い致します。
http://fsci.4rm.jp/modules/d3forum/index.php?post_id=19110

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2020/6/18 11:35 | 最終変更
entangle1  常連   投稿数: 257
未発見の謎の物質「暗黒物質」を探索している東京大や名古屋大、神戸大が参加する国際実験チーム「ゼノン」は17日、イタリアのグランサッソ国立研究所の地下にある施設で実施した実験で、想定外の事象を観測したと発表した。
未知の素粒子を捉えた可能性があるという。

 暗黒物質である可能性は低いが、信号の特徴から素粒子物理学で存在が予想される粒子「アクシオン」かもしれず、東大などはさらに詳しく調べる。
アクシオンも探索が続く素粒子で、太陽で生まれるとされる。
発見されれば物理学の最も基本的な理論「標準理論」の未解決問題を解く鍵になる。

http://archive.fo/Oteia

新しい観測装置、あるいは規模が拡大された観測装置は新しい地平線を見せてくれるものですね。
期待したいと思います。

もう少し詳細な内容

『ダークマター直接探索実験に動きあり。東大ら国際グループ「予想していなかった事象を観測」の意味
https://www.businessinsider.jp/post-214940

この実験は、「キセノン」と呼ばれる化学的に非常に安定な物質の液体と、宇宙の約85%を構成するとされる未知の物質「暗黒物質(ダークマター)」との間で起きるわずかな反応によって生じる光を直接検出することを目的に、2016年から2018年にかけて実施された(実験ではダークマター以外の現象も検出可能)。

この実験で検出できる光はごくわずかだ。
・・・
現時点で得られたデータからの分析では、今回観測された結果はアクシオンが存在しなくてもたまたま起きる可能性が約0.02%(標準偏差:3.5シグマ)あるという(トリチウムによるノイズ、ニュートリノの新たな性質によるものである可能性は3.2シグマ)。

それでも十分低確率だと思う人も多いだろうが、素粒子物理学の世界で「新しい素粒子の発見」を謳うには、「検出されたシグナルがたまたま出てくる確率」が約0.0001%(同:5シグマ)以下になることを示さなければならない。』

まだまだ先は長い様です。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2020/6/26 8:44
entangle1  常連   投稿数: 257
グランサッソ報告の続報、といいますか、また別の記事です。

ご参考までに。

未知の素粒子アクシオンの兆候が観測されたってニュース、なんか大事なの?
https://www.gizmodo.jp/2020/06/extremely-sensitive-dark-matter-experiment-detects.html

『XENON1T実験は2016年に始まり、2018年まで観測が続けられました。これまでの実験データからはダークマターについてなにも手がかりを得られていなかったんですが、2017年2月から2018年2月にかけてのデータに限っては、ちょっと興味深いことが起こっていました。

その期間中には、キセノンの電子との低エネルギー衝突が想定以上に多く観測されました。その数、285回。素粒子物理学の標準理論によって予測される232回を上回っていました。

この想定外の結果を受けて、実験チーム「ゼノン」のメンバーであるLaura Baudisさん(チューリッヒ大学)は、とにかく頭を抱えて悩みまくったと米Gizmodoに話しています。チューリッヒ大学の同僚・Michelle Gallowayさん、シカゴ大学のEvan Shockleyさん、そしてカリフォルニア大学サンディエゴ校のJingqiang Yeさんも、夜遅くまで分析に励んであらゆる可能性を考えてみたのだとか。

そして、この想定外の観測結果を説明するために科学者たちがたどり着いたシナリオは以下の3つでした。

もしかしたら、理論上の素粒子「アクシオン」が検出されたのではないか。
それとも、ニュートリノの磁気モーメントと呼ばれる性質が、想定よりも高いのではないか。
はたまた、トリチウム(三重水素)という水素の放射性同位体のβ崩壊がノイズとして干渉してしまっただけなのでは。
・・・
Baudisさんによれば、もし太陽から飛来したアクシオンが「XENON1T」の検出器を通過したら、今回得られたものと同様の信号が検出される可能性は99.98%(3.5シグマの信頼度)。でも、もしトリチウムのβ崩壊による汚染も考慮した場合は、可能性が95%(2シグマの信頼度)に落ちてしまうそうです。
・・・
この研究結果に、素粒子物理学界の同志たちからは分析の質の高さに称賛の声が上がっています。

直接研究に携わっていなかったカリフォルニア大学バークレー校のBob Jacobsen教授は、「データの背景を見事に分析している」と評価している一方で、データ量の少なさにも言及し、「まだヒントを得られたに過ぎない」と米Gizmodoに話しています。・・・』


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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2020/7/14 8:41
entangle1  常連   投稿数: 257
「事象の地平面」なんてなかった? ブラックホールに新理論、理研が発表 “情報問題”にも筋道
http://archive.fo/xtO2A

面白い理論が出てきました。

当方が提唱している「ダークマターはプランクスケールのBHだ」とは90度、違う方向を向いていますがご紹介しておきます。

『この理論を発表したのは、同研究所の横倉祐貴上級研究員らの共同研究チーム。
従来のブラックホール理論が一般相対性理論に基づくのに対し、研究チームは一般相対性理論と量子力学に基づいて理論を組み立てた。
 従来の理論では、光も脱出できない内側の領域をブラックホール、その境界を事象の地平面といい、ブラックホールの質量によって決まる事象の地平面の半径を「シュワルツシルト半径」と呼ぶ。
また、従来の理論に量子効果を加えたときに考えられる熱的な放射「ホーキング放射」によって、ブラックホールは最終的には蒸発してしまうと考えられている。

 しかしこれまでは、物質がブラックホールに落ちた後、その物質が持っていた「情報」がどうなるのかをうまく説明できていなかった。
ブラックホール理論研究の第一人者だった物理学者故スティーブン・ホーキング氏は「情報は永遠に失われる」という立場を当初取っていたが、晩年には「量子理論ではエネルギーと情報はブラックホールから脱出できる」(情報は保存される)と意見を変えた。
しかし、依然として情報がどこに行き、どのように戻ってくるかは分かっていない。

 今回、横倉上級研究員らは蒸発の効果を取り入れ、物質が重力でつぶれていく過程を理論的に解析した。・・・』

以下詳細は提示アドレス先にてご確認願います。

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2020/10/7 20:44
entangle1  常連   投稿数: 257
日経サイエンス11月号の特集によれば

特集:暗黒物質の有力候補 ステライル ニュートリノを追う
http://www.nikkei-science.com/202011_061.html

という様に「日経サイエンス社」はダークマターの有力候補に「ステライル ニュートリノ」をあげています。
『ニュートリノには電子型とミュー型,タウ型の3つの種類(フレーバー)があることが知られている。
しかし1990年代半ば以降,一部の実験で,第4のニュートリノ「ステライル型」の存在を示唆する結果が報告されてきた。
既知の3種類と違って,放射性元素の崩壊などを起こす「弱い力」すら作用しない粒子だ。
つまり,ステライルニュートリノは重力以外の力が作用しないので,もし存在すれば,暗黒物質の有力候補になる。』

まあ確かに「重力以外は作用しない」という点ではDMの候補にふさわしいものです。

しかしながら通常我々が探しているDMはCDM(コールドDM)と呼ばれている「光速に比べて相当に速度が遅いDM」です。

それに対してニュートリノは何と言っても「ほぼ光速で移動している」のですからステライルニュートリノが存在してもそれはHDM(ホットDM)と呼ばれる事になります。

次にニュートリノと光子は宇宙論では「放射成分」として扱われています。
そうしてこの2つの放射成分が現時点でもつエネルギー密度は臨界密度の0.01%程度です。
他方でCDMのエネルギー密度は25%と計算されていますが、ニュートリノのエネルギー密度はそれには遠く及ばないのであります。

以上のエネルギー密度についての考察詳細は

https://blog.goo.ne.jp/rokusanasukor/e/20857b6860278ed7550472fbcf7de7d7
を参照願います。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/1/24 6:15 | 最終変更
entangle1  常連   投稿数: 257
ダークマターを求めて。物理学者が探る小さな古いブラックホール
https://www.gizmodo.jp/2021/01/physicists-are-looking-for-dark-matter.html

『見えないけど、存在しているはずのもの。

2014年11月23日の夜。
ハワイ島のマウナ・ケアに設置された望遠鏡が、ブラックホールの姿を捉えようと宇宙のかなたを探っていました。
夜空に向かって首をもたげること7時間。
その間に一度だけ、250万光年離れたアンドロメダ銀河の星の前を地球規模の天体が横切ったのを見逃しませんでした。
その晩撮影された計188枚の画像のうち、1枚だけはまるで自明の光に照らされたかのような明るさを帯び、大発見を物語っていたのです。

「地球と、アンドロメダ銀河の星と、その間にあるブラックホールが一直線に並ぶとき、後方の星が放つ光がブラックホールの重力によって曲げられます。
地球に向かって進んでくる光だけではありません。
重力レンズ効果なしでは地球には到達していなかった光も、曲げられた結果こちらに向かってくるようになるのです」とAlexander Kusenkoさんは説明してくれました。
Kusenkoさんはカリフォルニア大学ロサンゼルス校とカブリ数物連携宇宙研究機構に所属している宇宙物理学者です。
「その結果、うしろにある星が一瞬だけ明るく輝くんです。ちょっと直感的にわかりにくいんですけどね」

まさに、見えないはずのブラックホールの姿を間接的に捉えた瞬間でした。

Kusenkoさんはこの発見について詳細に記した学術論文の筆頭著者です。
論文は2020年10月に『Journal Physical Review Letters』に掲載されました。
論文で研究者たちが述べている仮説はこうです。
この宇宙を満たしている謎めいた「暗黒物質」は、ひょっとしたら原始ブラックホールの存在によって説明できるのではないか?

原始ブラックホールとは
そもそもブラックホールとは、あまりにも重力が強大なために光さえ吸い込んでしまう天体です。
その中でも「原始ブラックホール」と呼ばれるものは比較的小さく、宇宙が誕生して間もない頃にはすでに存在していたと考えられていたものの、つい最近、2019年までは、観測例すらない理論上の産物でした。

原始ブラックホールを理解するための考え方として、宇宙の密度に誕生当初からゆらぎがあったと想定します。
すると、はじめはごくわずかなゆらぎであったとしても、宇宙が急激に膨張するにしたがってゆらぎがより顕著になり、質量の分布に偏りが生じた結果ブラックホールが誕生したのではないか、と推察できます。

すなわち、原始ブラックホールとは質量のふきだまりのようなもの。
「星が誕生する前の原始のプラズマをスプーンですくってみたとしたら、それはほぼブラックホールでしょう」とKusenkoさん。
「ちょっと圧縮しただけで、光は逃れられないようになりますから。」
・・・』


地球レベル(?)の質量のBH=原始BHを見つけた、という主張です。

しかしまだそれが「実ははぐれ惑星だった」という可能性は残っている模様です。

http://fsci.4rm.jp/modules/d3forum/index.php?topic_id=3238#post_id22262

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2021/4/10 11:56
entangle1  常連   投稿数: 257
https://archive.fo/ZHzA5

『素粒子物理学の基礎である「標準理論」で説明できない現象を捉えたと、米フェルミ国立加速器研究所が7日、発表した。素粒子ミューオンの磁気的な性質が、理論で想定される値から大きくずれていたという。理論が想定していない力が働いていたり、未知の素粒子が影響したりしている可能性がある。事実ならノーベル賞級の成果で、物理学の根幹が大きく揺らぐことになりそうだ。

【写真】米イリノイ州にあるフェルミ国立加速器研究所=同研究所提供

 ミューオンは、電子の約200倍の重さがある素粒子。チームは、光速近くまで加速させたミューオンを直径15メートルの巨大なリングに送り込み、磁気的な強さを精密に測定する実験を2018年から続けていた。その結果、測定値が標準理論が予言する値からずれていた。約20年前に米ブルックヘブン国立研究所が行った実験でも似た結果が出ており、異なる実験がいずれも理論から逸脱した実験結果を出したことになる。

 標準理論は、素粒子物理学が100年以上かけて構築してきた根幹の理論。これまでの素粒子実験の結果をほぼ矛盾なく説明できており、2012年には、標準理論が予言した17種類の素粒子で最後まで見つかっていなかったヒッグス粒子も発見された。

 今回の結果が正しければ、ミューオンが標準理論から外れた振る舞いをしたことを意味する。未発見の粒子や力がミューオンと反応した可能性があるとチームは指摘。例えば超対称性粒子などが影響を及ぼしている可能性があるという。

 とはいえ、今回のデータが正しい確率は99・997%(4・2σ(シグマ))で、物理学で発見と言える99・9999%(5σ)には達していない。チームは今後、数年かけてさらにデータを分析し、追加の実験も進めるとしている。フェルミ研のジョー・リケン副所長は「ミューオンのわずかな振る舞いを解明することが、今後の物理学の指針となるだろう」と語った。』


>未発見の粒子や力がミューオンと反応した可能性があるとチームは指摘。例えば超対称性粒子などが影響を及ぼしている可能性があるという。


超対称性粒子はダークマターの候補の一つでもありますので、この記事は一応ここに収めておきます。

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