じじぃの「未解決ファイル_119_暗黒物質（ダークマター）」

CERN on the Japanese TV Show　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=a3g-MJsHaXc
第209回　やさしい科学技術セミナー（主催：Japan Prize）　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=Qf7Jn1Nzn9k
XMASS実験とは
現在世界最高感度を持つ暗黒物質探索実験の装置の重量はようやく１kg程度。
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/~nakahata/xmass-project.pdf
ダークマター探索実験　東京大学宇宙線研究所
http://fphy.hep.okayama-u.ac.jp/center-qu/majolennon/work_shop_pdf/nakahata.pdf
新型の超広視野カメラが開眼、ファーストライト画像を初公開　（追加）　2013年7月30日　すばる望遠鏡　動画あり
すばる望遠鏡に搭載され、本格的な観測を始めた超広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam (ハイパー・シュプリーム・カム, HSC) が、アンドロメダ銀河 M31 の姿を鮮明に捉えました。アンドロメダ銀河は一般にも有名な天体で、日本やハワイから見える銀河としては見かけの大きさが最大のものです。
今後、すばる望遠鏡と HSC の組み合わせで達成されるシャープな星像と広視野を活かし、国立天文台と東京大学カブリ IPMU が中心となって、国内外の研究機関とともに重力レンズ効果を用いたダークマター分布の直接探査などの観測を進める予定です。
http://subarutelescope.org/Topics/2013/07/30/j_index.html
暗黒物質の証拠発見か、宇宙の謎解明に前進　国際チーム　2013.4.4　MSN産経ニュース
宇宙のどこにでも存在するとされながら見つかっていない「暗黒物質」を追い求めている欧州合同原子核研究所（CERN）などの国際チームが、日本時間4日未明「暗黒物質が原因だとしてもおかしくない現象を観測した」と発表した。
国際宇宙ステーションを使った高い精度の観測で、宇宙最大の謎の証拠を発見した可能性がある。
本来なら宇宙空間に極めて数が少ない「陽電子」を、理論の想定を上回って観測したのが根拠。ただチームは、ほかの天体が原因である可能性も否定しきれないとして、データを解析して見極める。
研究代表者でノーベル物理学賞受賞者のサミュエル・ティン米マサチューセッツ工科大教授が、スイス・ジュネーブの会合で発表。「暗黒物質からの信号かどうか、今後の研究で分かるだろう」と述べた。
http://sankei.jp.msn.com/science/news/130404/scn13040401070000-n1.htm
村山斉 - FIRSTサイエンスフォーラム
2012年8月、ハワイ島標高4,200mのすばる望遠鏡に新型の超広視野カメラ、Hyper Suprime-Camを取り付け、試験観測を開始しました。2013年初頭からはこのカメラの広い視野を活かして、ダークマターやダークエネルギーの探査が始まります。また数千の銀河を同時に分光観測できる超広視野分光器の製作も始まりました。
ハワイ島のマウナ・ケア山上にある国立天文台のすばる望遠鏡に、9億ピクセル・重量約3トンを超えるカメラや、同時に数千の遠方銀河を観測できる分光器を製作・取り付け、数十億光年離れた銀河を観測して宇宙の起源に迫ります。見えないはずのダークマターの3次元地図を作り、宇宙の膨張の歴史を解き明かす「宇宙のゲノム計画」といえます。そして過去の膨張の歴史から未来を予測し、宇宙に終わりがあるのかどうかを探っていきます。
http://first-pg.jp/about-us/murayama-hitoshi.html
クローズアップ現代　「ヒッグス粒子発見　巨大実験の舞台裏」　2012年7月19日　NHK　動画あり
【キャスター】国谷裕子　【ゲスト】村山斉（東京大学数物連携宇宙研究機構長）
宇宙の成り立ちに欠かせないものとして、半世紀近く前にその存在が予言されながら、見つけることができなかった謎の素粒子「ヒッグス粒子」。日米欧などの国際的な研究グループが、巨大な「加速器」と呼ばれる実験装置を使って探し続けた結果、ついに、そのヒッグス粒子と見られる素粒子が見つかった。世界各国の科学者6千人の力を結集した巨大実験は、どのように行われたのか。日本の科学者を中心に取材し、“世紀の発見”までの知られざる舞台裏に迫る。
国谷　見つけてみたら、ヒッグス粒子ってどんなものだったんですか？
村山　これが奇妙なんです。今まで見たこともない粒子。今まで見たことがある素粒子は16個あるんですが、そのうち12個は物質を作る粒子で、あと4種類は物と物が力を及ぼす粒子。どちらもわけが分かった粒子です。ところがこのヒッグス粒子は完全に性質が違う。物質でもないし、力でもない。物に秩序を作るという、まったく違う働きをしている。秩序を作るといっても１人でなのか、2人でなのか、本当にところはまだ分からない。見つかってみると、このヒッグス粒子はどこから来たのか、どんな人なのか、何人いるんだろう、と分からないだらけなんです。
国谷　初めて見たヒッグス粒子から、これからの研究はどんなふうになっていくのですか？
村山　ヒッグス粒子のおかげで、どうして原子ができたかということが分かった。でも驚くことに宇宙の中で、私たち原子が占める割合は実は5％に満たないんです。せっかく原子ができて、それを集めて、星をつくる。銀河をつくる。そして人間をつくってと。そのためには暗黒物質といわれる全く未知の物質が必要なんです。ヒッグス粒子が開いた窓を通して、向こうの世界が見えてくるんじゃないかということを期待しています。
http://www.nhk.or.jp/gendai/kiroku/detail02_3231_all.html
奇跡の地球物語　「ニッポンの頭脳〜宇宙に挑む天才たち〜」　2011.10.9　テレビ朝日
ここに世界の天才達が集まっている。「数物連携宇宙研究機構」通称IPMU
数学者、物理学者、天文学者など、世界中から集められたおよそ200人の卓越した科学者達。
彼らの研究テーマ、それは・・・『宇宙は何で出来ているのか？』
宇宙の法則を、今、科学者たちが解き明かす・・・
ガリレオが望遠鏡で宇宙を観測してからおよそ400年。
日々新たなニュースが飛び込んでくる。しかし宇宙に関しては、まだそのほとんどが解ってないという。
村山教授「原子で出来ているのは4．4％に過ぎない。96％はなんだか解っていない。」
なんと宇宙の96％は未だ解明されていないのである。そして約23％を暗黒物質と呼んでいる。
宇宙のおよそ23％を占めるとされる暗黒物質。
この暗黒物質が無ければ、銀河も惑星も、私たち人間も生まれていなかったという。
目には見えないが確かに存在するという『暗黒物質』を、科学者たちは、どうやって見つけようというのか？
http://www.tv-asahi.co.jp/miracle-earth/backnumber/20111009/index.html
村山斉(東京大学国際高等研究所数物連携宇宙研究機構機構長)　「宇宙は本当にひとつなのか」　2011年8月29日　現代ビジネス
物質の最小単位である素粒子の世界をやさしくひもとき、たくさんの人たちの心をつかんだ村山斉氏の近著『宇宙は本当にひとつなのか』が、発売1週間で重版され、早くも話題になっている。宇宙はどこまでわかってきて、どのようなことが研究されているのか、村山氏に話をうかがった。
http://gendai.ismedia.jp/articles/print/15152
XMASS実験-検出原理
液体キセノンはダークマターをとらえやすい
XMASS（エックスマス）実験は、液体キセノン（約-100℃）を詰めた検出器でダークマターを直接とらえます。
液体キセノン検出器には、次のような特徴があります。(1)発光量が多く、(2)１トンクラスの大型化が容易、また、(3)液体、気体、固体の各相が利用できるため内部のバックグラウンドのもとであるウランやトリウムなどを極端に少なくできることです。ダークマターがキセノン原子核と弾性散乱する際にエネルギーの一部を落とし、液体キセノンがエネルギーに比例して発光します。発光された光は液体キセノンを囲んだ多数の光電子増倍管で捕らえます。
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/detector.html
CERNの概要
CERNの名称は、前身組織仏名のConseil Europeen pour la Recherche Nucleaireの略称を継続。素粒子の基本法則や現象を加速器を用いて探究する研究所。
ジュネーブ郊外のスイスとフランスの国境にまたがる。
運営：
年間予算1,204.5MCHF(1,061億円相当) [2010年]うち92%は加盟国による出資(NNI(国民純所得)に比例)
加盟国(20ヵ国)：ドイツ、イギリス、フランス、イタリア、スペイン、オランダ、スイス、ベルギー、ノルウェー、スウェーデン、ポーランド、オーストリア、ギリシャ、デンマーク、フィンランド、ポルトガル、チェコ、ハンガリー、スロヴァキア、ブルガリア（出資高順）
オブザーバー：日本、米国、ロシア、イスラエル、インド、トルコ、EU、UNESCO
利用：
CERNを利用する高エネルギー物理などの研究者数は年間9,974人[2009年10月現在]に上り、これは全世界の高エネルギー実験研究者の約半数にあたる。
LHC計画ATLAS実験、COMPASS実験、ASACUSA実験、OPERA実験に、東大、名古屋大、神戸大、KEKなどからの研究者が国際協力で参加している。
http://atlas.kek.jp/public/IntroductionOfCERN.pdf
『ビジュアルでよくわかる宇宙の秘密　宇宙誕生の謎から地球外生命の真相まで』　中川人司／監修　クリエイティブ・スイート／編著　PHP文庫　2009年発行
宇宙に存在するダークマターとダークエネルギーって？
・すべてを貫通する見えない素粒子がある？
望遠鏡で夜空を見上げると、真っ暗闇の中に無数の星が見えます。それこそが宇宙だ、とこれまで私たちは考えてきました。しかしじつは、宇宙には「見えない何か」が大量に含まれているらしいことが最近、わかってきました。それが「ダークマター（暗黒物質）」です。
アメリカの天文学者が銀河の回転速度を調べたとき、銀河の外縁部分が、予測されるよりも速く回転していることがわかりました。この観測をもとに銀河の質量が計算できるのです。その結果は、銀河には、目に見えるよりも10倍ほど多くに物質が存在しているはずであることを示していました。そこで、光を出さないけれど質量のある物質の存在が仮定され、ダークマターと名づけられたのです。
ダークマターは、いまのところ、まだ、未発見の素粒子なのではないかと考えられ、とくに「ニュートラリーノ」が有力候補。それは別の理論で存在が予測されている素粒子で、陽氏の数十倍の質量をもつらしいのに、普通には（＝どんな波長の電磁波によっても）観測することができず、しかもあらゆる物質を貫通（もちろん地球も！）してしまうのです。前の項目で紹介したスイスの大型加速器 LHCでは、高速近くまで加速した陽子を衝突させることで、ニュートラリーノの発生が確認できるかもしれないと実験が進められています。

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クローズアップ現代　「ダークマター　見えない暗黒物質を探せ」　2010年9月13日　NHK　動画あり
【スタジオゲスト】ジャーナリスト立花隆　【キャスター】国谷裕子
いま日本をはじめ世界中の科学者たちが「ダークマター（暗黒物質）」と呼ばれる、奇妙な物質の発見にしのぎを削っている。なんと、長年科学が研究対象としてきた「物質」は、実は宇宙を形作る物質のごく一部に過ぎないという“薄気味悪い事実”が明らかになってきたというのだ。例えば、銀河の渦巻きの形も、この宇宙に私たちが知っている物質以外の見えない大量の物質がないと、どうしても説明できないという。この夏日本では、岐阜県奥飛騨の山中のトンネル内に作った実験施設「XMASS」で、ダークマター発見をめざした壮大なプロジェクトが動き出した。はたして謎の物質「ダークマター」を見つけ出すことはできるのか。番組では宇宙の謎に挑む科学の最前線を見つめる。
http://cgi4.nhk.or.jp/gendai/kiroku/detail.cgi?content_id=2935
どうでもいい、じじぃの日記。
9/13、NHK クローズアップ現代　「ダークマター　見えない暗黒物質を探せ」を観た。
大体、こんな内容だった。
今、世界で最先端の科学者による壮大なる挑戦が始まっています。ダークマター（暗黒物質）を捕えようとするものです。
海外のダークマター研究者、「ダークマターの正体が分かれば、我々は宇宙を理解し、新しい時代の扉を開くことができるのです」
これまで科学者たちは宇宙に存在するすべての物質は原子や分子から形づけられていると考えてきました。ところが、さまざまな観測データによって原子や分子とは異なる謎の物質が大量に存在していることが次々と確認されたのです。
その謎の物質がダークマター。存在するとは分かっているものの、捕えることがきわめて難しい正体不明の物質。今、世界はダークマターの発見が科学者たちの最大の目標の一つになっています。
日本でも独自の観測とアイデアの探索が始まろうとしています。
ダークマターとは一体何か。科学者たちはそれをどうやって見つけ出そうとしているのか。
国谷　人類が2000年にわたって築き上げてきた自然に対する考え方を大きく揺るがしているのが、今夜取り上げる暗黒物質ダークマターです。（メンデレーエフの周期表が映像に出てきた）これまであらゆる物質はこちらにある元素、水素、酸素、炭素、さらに金、銀、銅など、こういった元素によって形づくられていると考えられてきました。ところが、こういった元素から形づくられている元素は2割以下で、宇宙にある物質の8割以上はダークマターであることが分かってきたのです。科学者たちはこのダークマターは未知なる素粒子であると考えています。世界の科学者たちはこの宇宙は何ででき上がっているか、根源的な問を投げかけているダークマターを捕えようとし烈な競争をくり広げています。日本でも最新の技術を備えた装置が１ヵ月後に稼働する予定で、世界の注目を集めています。ダークマターの現場に入る前に、人類がダークマターの存在にどのように気がついたのかご覧いただきましょう。
岐阜県飛騨市の地下1000メートルにあるダークマター観測装置XMASS（エックスマス）実験装置が映像に出てきた。
今、急ピッチでXMASSの最終調整が進められています。
装置の心臓部はダークマターの正体とされる未知の素粒子を捕えるための特殊なセンサーです。ダークマターはあらゆるものを容易に通り抜けると考えられているため、この地下にも無数に存在しているはずです。キセノン原子は全く反応しない物質であるが、ダークマターがこれに当ったとき、はじかれて光を出すと想定して、感度の良いセンサーとして使っています。
このXMASSのプロジェクトリーダーは東京大学宇宙研究所の鈴木洋一郎教授です。
鈴木先生、「当然、我々としては謎に立ち向かわないといけない」
初めてダークマターの存在に気がついたのは、今からおよそ80年前、アメリカの天文学者フリッツ・ツビッキー（スイス人）が銀河の集まり、銀河団を観測していたときのことでした。
銀河団では一つ一つの星が互いに引力を及ぼしながら動いています。ツビッキーはその銀河の動きを見て、ひとつの疑問を持ちました。ある銀河の星のスピードが予測より20倍も速かったのです。ツビッキーは銀河団の中により強い引力の源になる見えない物質が大量に存在するはずだと考えたのです。
科学者たちはすべての原子を洗い出し、最後に出したのはニュートリノという素粒子でした。ニュートリノは宇宙に大量に存在し、原子や分子で大きな源になる可能性のある唯一の素粒子だったのです。
1998年、東京大学の研究チームがニュートリノの重さを解明。それは予想に反し、あまりにも軽すぎたのです。
理論物理学者から、まったく新しい超対象性粒子ニュートラリーノという素粒子がまだ発見されていないダークマターであると考えられるようになりました。
国谷　未知の物質が8割もあるとは驚きです。
立花　我々はもう、ちょっとで見つかりそうだという段階にいるわけです。
国谷　ダークマターはいつ生まれたのか。
立花　宇宙創成の時点ではないか。すべての物質はビッグバンからできた。そのときできたのだが、我々の観測に今までひっかからなかったということではないか。
国谷　ダークマターを見つけないと、説明できないことがあるということか。
立花　ダークマターを見つけないと、すべてが分からない。なぜ宇宙がこうなっているのか。ダークマターは１リットルに１個あると考えられている。このスタジオだったら何千個もあるはずです。
国谷　ダークマターがなかったら、この宇宙もなかったということですか。
立花　ダークマターがなかったら、今ある物質は一切誕生しなかった。現在の我々はダークマターがあったから存在しているということです。
国谷　天文学と物理学が融合しているような感じですが。
立花　我々が見ている天体の世界も、どんどん突き進めていった素粒子の世界も基本は同じ構造の延長だということが分かってきたということです。
国谷　このダークマターを追っている世界の研究チームは20を越えています。誰が一体、最初に見つけるのか。
去年12月、衝撃的なニュースが世界を駆け巡りました。「ダークマターのヒントがみつかった」
アメリカ・ミネソタ州のスタンフォード大学中心の研究チームは、極低温ダークマター検出器でダークマターと半導体の原子がぶつかった時に発生する100万分の１度の熱を捕らえようとしています。スタンフォード大学中心の研究チームのこの発表はセンサーが間違った信号をキャッチしてしまったということになりました。
スイス・ジュネーブのCERN（欧州原子核研究機構）は66ヵ国から約１万人が参加。（日本はオブザーバー参加国、203名）　山手線と同じくらいの大きさの粒子加速器を使い、陽子を光速近くまで加速しビッグバンと同じ状態を作り出し、そこから生まれるダークマターを見つけ出そうとしています。研究チームは今年の4月から2千億回以上の衝突実験をして繰り返していて、今膨大な観測データを解析中です。
日本では、来月に岐阜県飛騨にあるダークマター観測装置XMASSが稼働する予定です。ビリヤードの原理で、キセノンという物質がダークマターに弾き飛ばされることによってごく弱い光を発するこの光を、外国の100倍の光電子増倍管の感度で観測することによってダークマターの存在を実証しようとしています。
立花　感度の戦いです。日本の感度が一番優れています。日本のXMASSはニュートリノの観測装置「スパー・カミオカンデ」の延長にあるので、伝統が生きているのです。日本の観測が始まったとたん、ダークマターの発見というニュースが飛び出す可能性があります。
ダークマター実験装置の感度　（アメリカ、イタリア、日本の比較）
アメリカのCDMS-Ⅱ ・・・感度が一番悪い
イタリアのXENON100・・・アメリカのCDMS-Ⅱよりはいいが、日本のXMASSよりは悪い
日本のXMASS ・・・・・・・ダークマターを検出できる解像度を持っている
国谷　この研究は天文学と物理学にどんなパラダイムをもたらすか。
立花　これまでのと違った物質の世界ができるということで、一気に天文学と物理学のパラダイムが変わる。劇的な瞬間に我々はいるのです。
じじぃの感想
10月はノーベル賞発表の月でもあります。
楽しみです。