暗黒物質の新たな探索

この世には二種類の闇がある。 ジョディ・クーリーは彼らの両方を知っています。

私たちが目を閉じるたびに経験する最初の種類。 クーリー博士とその同僚たちが、地表から 2 キロメートルの深さにある地下研究施設である SNOLAB に到達するために、稼働中の鉱山の中心部を下る旅をするとき、彼らを包むのは暗闇です。

そして、より神秘的な種類があります。暗闇は、光の不在によって定義されるのではなく、私たちが知っている物質世界からの完全な離脱によって定義されます。 これは暗黒物質の闇です。 これは未知の物質であり、これまでのところ、遠方の銀河への重力の影響によってのみその存在が明らかにされています。 これと他の天文学的な影響を組み合わせることで、科学者たちは暗黒物質が宇宙の全質量の 85 パーセントを占めていると推定することができました。 それが本当なら、それは私たちのそばに存在し、おそらく決して感じることのできない幽霊のような風のように私たちの体を通過するに違いありません。

そして、SNOLAB はそれを見つけるのに世界で最高の場所かもしれません。

2022 年に SNOLAB の事務局長に就任した素粒子物理学者のジョディ・クーリー氏は、同研究所の 25 年の歴史の中で最も忙しい時期の 1 つを監督しています。

昨年SNOLABの所長に就任した米国の素粒子物理学者クーリー博士は、「他のどの研究室よりも我々が優れているのは深さだ」と語る。

大量の岩盤は、地球の表面に継続的に衝突する宇宙線を遮断できるため、SNOLAB が世界有数の地下実験室としての評判を高める鍵となっています。 従来の実験室では、これらは、暗黒物質粒子のカサカサ音のような稀で微妙なものを探索するために構築された検出器を簡単に圧倒してしまうでしょう。

研究所を運営する専門のサポート スタッフと、鉱山会社 Vale, Ltd. が監督するインフラストラクチャを組み合わせると、このサイトは、最も強力な軌道宇宙望遠鏡でさえ不可能な方法で宇宙の性質を調査する貴重な機会を提供します。

これは、クリストファー・ノーラン監督の映画『オッペンハイマー』で描かれたような物理学ではありません。科学者たちは、新しい形のエネルギーや前例のない強力な兵器になるとわかっているものを実現しようと競い合っています。 暗黒物質の探索で問題になっているのは、より根本的なことです。 それを見つけることは、私たちの存在を支え、宇宙の進化を形作る法則をより深く理解するための扉を開くことを意味します。 その知識が今から 1 世紀後にどのような方向に向かうかは想像を超えています。 しかし、短期的にはほぼ確実にノーベル賞につながるだろう。

クーリー博士は、「もし陽性反応が出たなら、もし私たちが最初だったら、賞金はもうすぐ届くだろうと思う」と語った。

それは無駄な自慢ではありません。 2000 年代初頭、この研究所がサドベリー ニュートリノ観測所として知られていたとき、科学者たちはここで画期的な測定を行い、後にノーベル賞を受賞しました。 当時、彼らの採石場は太陽ニュートリノでした。太陽ニュートリノは、太陽の核で生まれ、数分後に地球に到達し、固い岩をすり抜けて地下の検出器に信号を送ることができる一瞬の素粒子です。

この研究室の主な貢献は、ニュートリノが少量の質量を運び、カメレオンのようにあるタイプから別のタイプに変化する可能性があることを証明することに貢献したことです。 これは、素粒子物理学の標準モデルのより大きな枠組みにとって重要です。この理論は、クォーク、電子、ニュートリノ、および科学者が発見した物質世界の他のすべての構成要素の挙動と、それらの相互作用を支配する力を予測する理論です。 。

しかし、標準模型には暗黒物質が入る余地はありません。ほとんどの物理学者は、暗黒物質は、重力を介する以外に他のものと相互作用する能力がほとんどまたはまったくない、まったく異なるカテゴリーの粒子であると疑っています。 仮にそれらが検出できたとしても、その結果、それらを見つけることが非常に困難になります。

素粒子物理学の標準モデル

発見されたすべての粒子

これまでの物理学者だけでなく、

それらの間に存在し、予測され、説明されます