中国のどこか、地下2,400メートルで、人間はある瞬間が起こるのを待っており、その結果は認識を覆すかもしれない

「私たちの昼は、もう半分の夜です。私たちの星空は、彼らが見るものとはまったく異なります。私たちは異なる時間を過ごしていますが、同じ惑星に住んでいます。」上記の文章は、北半球と南半球に住む人々の異なる世界観を説明しています。 （例えば、下の写真では左側が北極の星空、右側が南極の星空です。）

極地で見る空は全く違う

今日は暗黒物質についてお話します。まず仮定を立ててみましょう。暗黒物質は私たちの世界とはまったく異なる別の世界を構成していると思いますか? （議論を歓迎します）

カプテイン

カプタイン星は赤色矮星です。これは太陽系に最も近いハロー星（天の川の渦巻き腕ではなく、銀河のハローにある星）です。見かけの等級は9に近く、双眼鏡や望遠鏡で見ることができます。

カプタインの星の直径は太陽のわずか30%ですが、明るさは太陽の1.2%です。カプタイン星はかつてオメガケンタウリ球状星団の一部だった可能性がある。オメガケンタウリ球状星団自体は矮小銀河であり、遠い昔に天の川銀河に食い尽くされた可能性が高い。

この星はオランダの天文学者ヤコブス・カプテインにちなんで名付けられました。この星はとても特別です。銀河ハロー内を天の川銀河の自転方向とは逆方向に高速で移動しており、その移動速度は年間 8 秒角以上と非常に速い。カプタインの星の移動速度は秒速490キロメートルであると計算されている。これは当時最も速く動く星でした。 （私たちの太陽系は天の川銀河内を1日あたり約1,920万キロメートル移動しています。）

カプタインが 1922 年に、動く星について研究したからこそ、星の周囲に目に見えない物質が存在する可能性は、恒星系の運動を通じて間接的に推測できると提唱したのです。目に見えない物質（暗黒物質）という用語が天文学界に登場したのはこれが初めてです。

ジェイコブス・カプテイン

暗黒物質の存在をどうやって証明するのか？

1932年、天文学者のヤン・オールトは暗黒物質の存在を調べるために太陽系付近の恒星の動きについて研究を行いました。しかし、暗黒物質の存在についてはまだ決定的な結論は出ていない。

1933 年、天体物理学者フリッツ・ツビッキーはスペクトル赤方偏移を利用して、かみのけ座銀河団内の各銀河の銀河団に対する相対速度を測定しました。その後、ビリアル定理を用いて、銀河団内の銀河の速度分散が高すぎることを発見しました。銀河団内の目に見える銀河の質量によって生成される重力だけでは、銀河団を銀河団に結び付けることはできません。したがって、この銀河団には大量の暗黒物質が存在するはずであり、その質量は目に見える銀河の少なくとも 100 倍に上る。

銀河団

銀河団は、広大な宇宙空間に天の川銀河に似た多数の銀河が自律的に集まったものです。それらは互いに重力の影響を与えていますが、それらを結び付ける目に見えない物質が存在します。

おとめ座星団

1959 年、FD カーン氏と L. ウォルチャー氏は、互いに引き合うアンドロメダ銀河と天の川銀河の相対運動を研究しました。接近速度と距離に基づいて、研究者らは、我々の天の川銀河団の暗黒物質の質量は可視物質の約10倍であると推測した。私たちの天の川銀河とアンドロメダ銀河は互いに引き合い合っており、38億年後には衝突すると予想されています。

暗黒物質の存在を示すもう一つの重要な証拠は、1970年にヴェラ・ルービンとケント・フォードがアンドロメダ銀河の星の回転速度を研究した結果である。彼らは高精度のスペクトル測定技術を使用して、銀河の中心核から遠く離れた銀河を周回する外縁部の星の速度と距離の関係を検出することができる。

ニュートンの万有引力の法則によれば、銀河の質量が主に銀河の中心部にある目に見える星に集中している場合、銀河の外周にある星の速度は距離とともに低下します。しかし、観測によれば、銀河の外縁部の星の速度はかなり広い範囲にわたって一定であることがわかっています。これは、銀河系内に大量の目に見えない物質が存在する可能性があり、その物質は銀河系の中心領域に分布しているだけでなく、その質量は明るい星の総質量よりもはるかに大きいことを意味します。

rId17

外側の星の速度は一定である

銀河の回転曲線は、渦巻き銀河内の可視物体の軌道速度と銀河中心からの距離の関係を表します。渦巻銀河内の可視天体の質量分布の観測と万有引力の法則に基づく計算に基づくと、周辺部に近い天体が銀河中心の周りを公転する速度は、中心に近い天体よりも遅くなるはずです。しかし、多数の渦巻銀河の回転曲線を測定したところ、外側の天体の速度は内側の天体の速度とほぼ同じであり、予想よりもはるかに高いことが分かりました。これは、これらの銀河に巨大な目に見えない物質が存在することを示唆しています。

暗黒物質とは何ですか?

有名な SF 小説「三体問題」では、三体エイリアンは自らが作り出した知能粒子を利用して人間の粒子加速器に干渉し、人間の量子物理学の発展を完全に阻止して、人間のテクノロジーを「封じ込め」ました。暗黒物質もまた、素粒子物理学者を怖がらせる現実である。

暗黒物質の存在は広く認識されているが、人類はその特性についてほとんど何も知らない。現在知られている暗黒物質の特性には、いくつかの限られた側面のみが含まれます。

（１）暗黒物質は重力相互作用に関与しているので質量を持つはずだが、暗黒物質粒子１個の質量を決定することはできない。

（２）暗黒物質は非常に安定しているはずである。宇宙構造の形成のさまざまな段階で暗黒物質の証拠があるため、暗黒物質は宇宙の年齢（数百億年）の時間スケールで安定しているはずです。

（３）暗黒物質は基本的に電磁相互作用には関与しない。暗黒物質と光子の相互作用は非常に弱いはずなので、暗黒物質は基本的に光を放射しません。暗黒物質も基本的には強い相互作用には関与しません。そうしないと、原始元素合成のプロセスが妨げられ、軽元素の存在量が変化し、現在の観測結果と矛盾することになります。

（４）宇宙の大規模構造の形成に関するコンピュータシミュレーションは、暗黒物質の速度が光速よりもはるかに遅いこと、つまり「冷たい暗黒物質」であることを示しています。そうでなければ、私たちの宇宙は重力の影響下で観測される大規模な構造を形成することができないでしょう。

これらの基本的なプロパティを組み合わせます。暗黒物質を構成する素粒子（または素物質）は、私たちが知っている素粒子のいずれにも属さないと結論付けることができます。これは、基礎物理学の現在の主流分野である素粒子物理学の標準モデルに対する破壊的な挑戦を提起するものである。

暗黒物質に関する天文学的観測は数多く行われてきましたが、その構成はまだ完全には解明されていません。暗黒物質の初期の理論は、ブラックホール、中性子星、老化した白色矮星、褐色矮星などのいくつかの隠れた従来の物質天体に焦点を当てていました。これらの星は一般に、大質量コンパクト天体として分類されます。

しかし、長年にわたる天文学的観測では、これらの巨大でコンパクトな天体を十分な数発見することができなかった。一般的に、検出が困難なバリオン物質（大質量コンパクト天体や一部のガスなど）は暗黒物質効果の一部に寄与していると考えられていますが、証拠によれば、このタイプの物質は暗黒物質効果のごく一部しか占めていないことが示されています。残りは「非バリオン暗黒物質」と呼ばれます。

さらに、銀河の回転速度曲線、重力レンズ、宇宙マイクロ波背景放射、光質量比などの観測データからも、宇宙の質量の 85% ～ 90% は電磁相互作用に関与していないことがわかります。このタイプの「非バリオン暗黒物質」は、一般的に、従来の物質（電子、陽子、中性子、ニュートリノなど）とは異なる 1 つ以上の基本粒子で構成されていると推測されています。研究によれば、検出可能な物質は宇宙の全質量とエネルギーの約 4.6% しか占めず、検出不可能な暗黒物質は 23%、残りの暗黒エネルギーは 72% を占めると計算されています。

暗黒物質の検出

なぜなら、暗黒物質は宇宙において非常にユニークな「個性」を持つ粒子だからです。質量は大きいが、その力は非常に弱い。それは私たちが知っている物質の原子や電子とほとんど相互作用しません。 「毎日何兆もの暗黒物質粒子が体内を通過しているかもしれないが、暗黒物質の散乱断面積は非常に小さいため、それを感じることはできない。」例えると、サッカーボールはネットでブロックされますが、小さな鉄球は断面積がネットの網目より小さいため、ネットを通過できます。

中国は目に見えず触れることのできない暗黒物質を研究するために、初の極深地下実験室「中国金平地下実験室」を設立した。四川省涼山イ族自治州亜龍江金平湾の金平水力発電所の地下では、「中国金平地下実験室」プロジェクトの第2期工事が現在着実に進められている。地下2,400メートルの岩盤の下に位置し、世界最深かつ最大の超深度地下実験室です。

この研究所は、地元の水力発電所が建設されたときに建設された地下トンネルを利用しています。側面には長さ40メートル、幅6メートル、高さ6メートルの空間が発掘された。そのため、海外の鉱山から「生まれた」いくつかの地下実験室と比較すると、2,500メートルの深さに埋設されたトンネルは、より使い勝手が良い。深く埋設されるほど、宇宙線による干渉が少なくなるからだ。金平地下実験室の宇宙線量は地上の1000万分の1から1億分の1にまで低減され、世界で最も宇宙線量が低い地下実験室となっている。

地上から地下の研究所までは車で約20分かかります。機器が安定して稼働するようになれば、地上のオフィスで検出器の動作を監視するだけでよく、地下の実験室からのすべてのデータが地上に送信される。したがって、科学研究者は検出器を 24 時間「監視」する必要はありません。

暗黒物質を検出するための最も重要な装置は、高純度ゲルマニウム検出器です。純度は12～13（99.99999999999999%）に達しなければならない

原理は、暗黒物質粒子がゲルマニウム原子と衝突してノイズ信号を発し、それが検出器によって捕捉されるのを待つことです。

世界中には同様の暗黒物質の地下研究所が数十か所あるが、これまでのところ暗黒物質の痕跡は発見されていない。

魂の拷問

実際、これを書いているととても悲しい気持ちになります。私の頭の中で、ある考えがぐるぐる回っています。私たちが毎日見たり触れたりできる「現実世界」は、なぜ宇宙の中では少数派なのだろう。 （5％未満）私たちの世界は、現実の宇宙では見えない存在なのではないでしょうか？

陰陽の概念に関する古代人の見解を組み合わせると、私たちは陽の側にいると思いますか、それとも陰の側にいると思いますか?

これは、2,500年前に『道徳経』に書いた老子のことを思い出させます。

道徳経第14章：見えないものを易と呼び、聞こえないものを易と呼び、触れないものを微と呼ぶ。これら 3 つは疑問の余地がないので、1 つにまとめられます。上は明るくなく、下は暗くない。それは名付けられないほど素晴らしいものであり、無に帰すものである。これを無形の形、無物の像といいます。これをヘイジーと呼びます。出会ったとき、その頭は見えません。それを追うと、尻尾が見えなくなります。古代の方法を守り現在を制御し、古代の始まりを知ることができる、これを道と呼びます。

翻訳：目に見えないので「易」と呼ぶ。私たちには聞こえないので、「Xi」と呼びます。触れることができないので「魏」と呼びます。これら 3 つの形状は追跡できません。それらは本来一つです。上は明るく澄んで見えず、下は暗く陰鬱に見えません。それは終わりがなく、かつ無名であり、すべての動きは形のない状態に戻ります。これは形の無い形で、物体のイメージは見えません、これが「火黄」です。正面から見ると正面は見えません。追いかけても、後ろ姿は見えません。すでに存在している「道」を把握し、現実に存在する具体的な物事を制御します。宇宙の起源を認識し理解できることを「道」の法則を理解することといいます。

このいわゆるタオは、私たちが探し求めてきた「暗黒物質と暗黒エネルギー」と非常によく似ているのではないでしょうか。

私たちのこの世界は、私たちが理解している「生者の世界」なのでしょうか、それとも別の世界の「死者の世界」なのでしょうか。

最初の質問: 暗黒物質の中に、私たちの世界とはまったく異なる別の世界があると思いますか?

私の答え: 陰と陽はお互いを感知することはできませんが、1つの宇宙に統合されています。おそらく、「ダークマター」の世界の生物たちも、私たちの5%の存在を探るために奮闘しているのでしょう。