暗黒物質観測か　宇宙の進化をけん引　国際研究チームが発表

宇宙の進化に重要な役割を果たした正体不明の暗黒物質（ダークマター）の痕跡である可能性を示す観測データが得られた―。国際宇宙ステーションに搭載されている「アルファ磁気分光器」（ＡＭＳ）を使う国際観測チームが４日（日本時間）、発表しました。

ＡＭＳは、宇宙から飛来する放射線（宇宙線）を大気圏外から精密観測することで、暗黒物質や消えた反物質など宇宙の誕生や進化の謎の解明をめざす観測装置。一昨年にスペースシャトルで宇宙ステーションに運ばれました。米欧、中国など１６力国・地域が参加しています。
観測チームは、超対称性粒子同士が衝突して消滅したときにできる陽電子（電子とは逆のプラスの電荷をもち、その他の性質は電子と同じ粒子）に注目。今回、検出した４０万個の陽電子のエネルギー分布などを解析しました。その結果、暗黒物質が超対称性粒子だと仮定した場合の理論予測値と矛盾しないという結論が得られました。時間による変化や到来方向によって大きな差はありませんでした。
観測チームは観測データについて、暗黒物質の最有力候補で未発見の「超対称性粒子」に関わる可能性があるとしています。しかし短周期で点滅する天体「パルサー」など別の起源の可能性も排除できないとしています。
研究代表者のサミュエル・ティン米マサチューセッツ工科大学教授（１９７６年ノーベル物理学賞）は「数カ月後には、この陽電子が暗黒物質からの信号なのか、その他の起源によるものか、結論を出すことができるだろう」としています。

データ増で手がかりに
暗黒物質の直接検出を目指すＸＭＡＳＳ実験を率いる鈴木洋一郎・東京大教授の話

謎の解明にインパクト
井岡邦仁・高工ネルギー加速器研究機構准教授（宇宙物理学）の話
過去の人工衛星を使った観測と比較し、データの質は非常に高い。従来の観測結果を再確認した上で、よりエネルギーの高いところまで見ることができた。今後データがたまれば、高いエネルギーの領域で何らかのシグナルが見えると期待できるが、すぐに暗黒物質由来と判明するとは限らず、天体由来の陽電子と区別していくことが重要になる。
ヒッグス粒子の探索と異なり、暗黒物質の場合はさまざまな理論があるので、観測によって一つずつつぶしていくしかない。今回の観測結果が仮に天体由来のものであっても、高工ネルギーの陽電子を作る天体の存在が直接観測で証明されたという点では、宇宙の謎を解く意味で大きなインパクトがある。

正体解明に一歩
正体不明の暗黒物質（ダークマター）は、星や銀河、ブラックホールなど多様な天体が存在する宇宙の進化のカギを握っています。誕生直後の宇宙に暗黒物質の濃淡のムラができ、濃い部分に周囲の物質が重力に引かれて集まり、星と銀河の形成が進んだと考えられており、いわば“宇宙進化の黒幕”とも言える存在です。暗黒物質は、銀河の回転運動の観測によって強い重力源として存在が早くから知られていたものの、光（電磁波）を出さず反射もしないため目に見えず、現在も正体は不明。宇宙には、星や惑星などをつくる普通の物質のほか、その５倍を超える暗黒物質が存在すると考えられています。
その正体をめぐっては、惑星やブラックホール、素粒子ニュートリノなど、さまざまな仮説が浮上しては消えてきました。
最近の観測成果や理論の進展で候補は絞られつつあります。その特徴は（１）電気的に中性（２）非常に重い（３）安定に存在できる―というもので、既知の素粒子では説明がつかず、新しい理論によって予言される未発見の超対称性粒子の一種「ニュートラリーノ」が有力候補です。
暗黒物質は、銀河を包み込むようにかたまって分布しています。地球周辺での密度は、暗黒物質の粒子１個の質量を水素原子の約１００倍と仮定すると、１立方メートルあたり約３０００個と見積もられています。通常の物質とはほとんど相互作用せず、地球や私たちの体も秒速２００キロメートル以上で“素通り”していると考えられています。
謎の解明へ世界中の研究者がさまざまな方法で挑んでいます。▽ヒッグス粒子を発見した「ＬＨＣ実験」など、人工的に新粒子を生成させて性質を調べる加速器実験▽東京大学が岐阜県の神岡鉱山の地下で進めている「ＸＭＡＳＳ（エックスマス）実験」など、ごくまれに暗黒物質が普通の物質の原子核と衝突したときの信号をとらえようという直接探索▽ＡＭＳ観測チームのように、宇宙空間での暗黒物質の反応の痕跡をとらえようという間接的な探索―があります。
今回とらえたのは、本当に暗黒物質の信号なのか―。今後の研究が注目されます。宇宙は、普通の物質（４・９％）や暗黒物質（２６・８％）のほか、残りの６８・３％をさらに正体が謎の「暗黒エネルギー」が占めており、宇宙膨張に関与していると考えられています。
（中村秀生）

「しんぶん赤旗」日刊紙　2013年4月5日付掲載

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