暗黒物質は光速粒子の凍結した残骸とする新理論が発表 (3/3)

光速粒子が氷になった日

提案された「凝縮する暗黒物質」理論は、そのユニークさと説得力から注目を集めています。

この理論は突拍子もない思いつきではなく、現代物理学の知見に裏打ちされたシンプルで直感的な解決策です。

研究の第一著者であるリャン氏は「私たちの理論の数学モデルは多くの要素を組み込む必要がないため本当に美しいものです。

それは既に知られている概念と宇宙のタイムラインに基づいています」と強調しています。

複雑な現象を説明するために余分な仮定を投入するのではなく、最小限のシンプルな枠組みで宇宙の謎に迫るエレガントさがこの理論の説得力の源と言えます。

さらにこの理論が真に画期的なのは、具体的な観測で確かめられる予言を持っている点です。

どんなに美しい理論でも、実験や観測で検証されなければ単なる仮説に留まります。

本モデルは宇宙背景放射（CMB）など既存の天文データで検証可能な「指紋」を残すと予測しています。

ペア凝縮によって暗黒物質の状態方程式（圧力とエネルギー密度の関係を示す値 w）が時間とともに変化したことで、CMB の温度ゆらぎや偏光パターンに独特の影響が刻まれるとされています。

幸い CMB の精密観測はプランク衛星などによって既に極めて高い精度で行われており、今後はチリのシモンズ天文台や CMB-S4 計画といった次世代プロジェクトも控えています。

これらのデータを詳細に解析すれば、提案されたシナリオが妥当かどうかを確かめられる可能性があります。

コールドウェル教授は「これはエキサイティングなことです。私たちはダークマターについて考え、そしておそらくは特定するためのまったく新しいアプローチを提示しています」と述べ、観測による検証への期待を語っています。

注目すべきは、この理論が暗黒物質だけでなく暗黒エネルギーの謎にも光を当てる可能性です。

論文によると、もし上記の相互作用を持つフェルミ粒子が最初から完全な質量ゼロではなくわずかに質量を帯びていた場合、宇宙冷却の過程で相転移が途中で「挫折」し、粒子が高エネルギーの「偽の真空」と呼ばれる準安定状態に取り残される可能性があります。

その準安定状態の潜在的エネルギーが宇宙の加速膨張を駆動するダークエネルギーとして機能しうるというのが研究チームの主張です。

もしこのシナリオが正しければ、暗黒物質と暗黒エネルギーという宇宙の二大謎を単一の枠組みで説明できるかもしれません。

これは現在、暗黒物質と暗黒エネルギーの密度がほぼ同程度であるという「宇宙論の偶然の一致」問題にも新たな視点を与える可能性があります。

本論文ではさらに、このモデルの持つカイラル対称性の破れが物質と反物質の非対称（バリオン数過剰）と関連する可能性や、宇宙膨張速度を巡る「ハッブル張力」問題の解決にも寄与し得ることが示唆されています。

これらはまだ初期段階の議論ですが、一つの理論が持つ射程の広さとして大変興味深いポイントです。

総じて、ダートマス大学の研究チームが提示したこの新理論は、長年行き詰まりを見せていた暗黒物質研究に大胆な一石を投じる独創的アプローチと言えます。

初期宇宙における粒子のダイナミックな相転移という新視点は「冷たい暗黒物質」という既成概念にとらわれない自由な発想から生まれました。

同時に、このモデルは驚くほどシンプルでありながら現象を見事に再現してみせたことで理論に説得力を与えています。

そして何より、この仮説は机上の空論に留まらず、近い将来の観測で確かめられるチャンスがある点で非常にエキサイティングです。

コールドウェル教授も「新しいダークマターの考え方、そしてひょっとするとその正体の特定に向けた全く新しいアプローチだ」と期待を語っています。

光速で駆け抜けた粒子がペアとなり“凍りつき”、宇宙の暗闇を満たす質量へと変身したという壮大な仮説が、果たして現実の宇宙で起きていたのか。

今後の観測と研究がその真偽を明らかにしてくれることでしょう。