そして塵、光現象に満ちた宇宙。
つまり、私たちは皆、あの有名なカール・セーガンのセリフを聞いたことがあるでしょう、そして私たちはスターの素質でできています、そしてそれは真実です。
私たちは。
そのため、重要なのは目に見えるものであると信じやすくなります。
私たち、木々、星、惑星、星々。
私たちは皆、スターの材料でできています。
そして私たちは皆、発光現象でできています。
そしてそれが私たち全員をとても特別なものにしているのです。
私たち、木々、星、それは目に見えるすべてのものとのつながりを感じるのに役立つからです。
今日、宇宙で目に見えるすべてのものは、素粒子として知られる基本的な構成要素のセットから構成されていることがわかっています。
私たちはこの信じられないほどエレガントな図を素粒子物理学の標準モデルと呼び、数学的に非常に詳細に理解しています。
標準モデルを理解することは大きな成果です。
しかし、それがそこにあるものについてほとんど記述していないことを私たちは今確信しています。
私たちの宇宙に満ちているもののほとんどは、私たちにはまったく見えないことがわかりました。
言い換えれば、目に見える物質、私たちや星々が作られ、光を放射する物質は、普通のものではないということです。
そして私たち、発光物質は、宇宙の変人です。
では、どうやって知ることができるのでしょうか？
さて、スーツの中に隠れているこの目に見えないノンバイナリーの人を考えてみましょう。
人を正確に見ることはできませんが、スーツに記入されているため、そこに人がいることはわかります。
つまり、目に見えない羨望の存在が、スーツが時空の中でどのようにぶら下がっているかを支配しているのです。
したがって、目に見える物質についても同様の効果が見られ、星や銀河はそれ以上の何か、私たちにはまったく目に見えないものの存在によって影響を受けることがわかります。
したがって、私たちは今、宇宙が肉眼で見るよりも奇妙で幻想的であることを知っています。
観客の歓声 そうです。
観客の拍手 それでは、宇宙はどのようにしてこのようになったのでしょうか、そしてその中には正確に何があるのでしょうか？
つまり、私は素粒子宇宙論を専門とする理論物理学者です。
そして、数学を使って時空の起源と進化、そしてその中にあるあらゆるものを研究するのが私の仕事です。
非常に小さな素粒子と非常に大きな銀河や銀河団を結びつけ、私は宇宙のグリオットです。
私は、まさに私たちの宇宙の起源の物語かもしれない創造的な数学的物語を展開しています。
現在、理論物理学者として、私は数学をしたり、ほとんど目に見えない宇宙を説明するさまざまなアイデアを考え出すのが大好きです。
しかし、実際のデータに対しても責任を持つことが重要です。
したがって、これらの大きな宇宙論的な問題に対処するための私が数学の次に気に入っているツールは、私たちが自問しなければならない最大の質問です。
現実の世界とは何でしょうか？
そして、それらの質問に対する答えは、私たちが知っている最大の実験室、つまり宇宙そのものです。
可視光から高エネルギー X 線やガンマ線光子までの機能を備えた天文台は、目に見えないもので時空で何が起こっているのかを洞察するための最良の方法の 1 つです。
つまり、ここで見ているのは Vera C です。
ルービン天文台は、今後 2 年間に開設されるエキサイティングな新しい施設です。
これは、このほとんど目に見えない宇宙の見方を変える新世代の望遠鏡の代表的な例です。
現在、衛星の群れがこのような地上施設からの画像を脅かしている場合もあります。
しかし、ベラ C.
ルービン天文台は、目に見えないものがどこにあり、何をしているのかを理解するのに役立ち、それが正確に何であるかを判断するのに役立ちます。
宇宙の会計に関して、私たちがこれまでに知っていることは次のとおりです。
私たちは時空が曲がり、拡大していく壮大な宇宙のドラマの真っ只中にいます。
そして、その湾曲と拡大の歴史と未来は、その内側にあるもの、つまり私たちのように目に見えないものによって決まります。
それはわずか約5パーセントです。
宇宙に含まれるエネルギー物質の大部分はダークエネルギーと呼ばれるものです。
したがって、空の空間にはエネルギーが関連付けられているように見えます。
そしてそれは時空の拡大にますます影響を及ぼしています。
暗黒エネルギーに次いで 2 番目に大きな成分は、暗黒物質と呼ばれるものです。
ここで、暗黒物質に関するファンキーな点を説明します。
ダークエネルギーとは異なり、目に見える物質とまったく同じように重力を持ちますが、他のあらゆる点で私たちとはまったく異なります。
それで、あなたは、「はい、暗黒物質、明らかにそれに関連する色がある」と思うかもしれません。
私のズボンのように暗いです。
右？
しかし、暗黒物質について最初に知っておくべきことは、暗黒物質には色がなく、少なくとも最初の近似では、光が真っ直ぐに通過するように見えるということです。
だから私たちにはそれが見えないんです。
それは目に見えず、おそらく透明で、おそらく透明です。
ですから、手を出して感じてみて、手に暗黒物質の塊があることの重さを考えてみてください。それがどのように感じられるかですが、あなたの手はまったく同じに見えるでしょう。
現在、宇宙に存在する通常の重力物質の 80% は暗黒物質であると考えられています。
暗黒物質は銀河の周縁部で優勢であり、銀河の縁の星の運動に影響を与えます。
そして、この効果は実際に、ベラシー・ルービンとケント・フォードが暗黒物質の存在に関する最初の実質的な証拠を初めて発見した方法でもあります。
ここで見ているのは、私たちの銀河である天の川をアーティストが描いたもので、ここでは青いガスで表されている暗黒物質の光輪に包まれています。
私たちは、すべての銀河、またはほとんどすべての銀河が暗黒物質のハローの中に住んでいると信じています。
そして私たちは、彼らは一人ではないと考えています。
天の川銀河自体は、その軌道上に重力で束縛された約 60 個の衛星銀河を持っています。
大マゼラン雲や小マゼラン雲などは、夜空を観察しているときに見たことがある、あるいは聞いたことがあるかもしれません。
これらの衛星はそれぞれ、独自の暗黒物質サブハローの中に住んでいます。
したがって、スーツを着た目に見えないエンビーのように、暗黒物質の存在は銀河が時空全体にどのように分布するかに影響を与えています。
したがって、暗黒物質がどこにあるかをリバースエンジニアリングすることもできます。
ここでは青紫色で表現されています。
銀河団の画像がどのように歪んでいるかを見ることができ、それは暗黒物質がどのように時空を歪めているかについて何かを教えてくれます。
つまり、暗黒物質がどのくらい存在するのか、そして暗黒物質がどのように分布しているのかについてもある程度わかっていますが、暗黒物質はどのような粒子なのでしょうか?
したがって、私たちが知っているのは、それが標準モデルの物理学を超えているということだけです。
それは、私たちがこれまでに見たことや何らかの接触をしたことのある粒子とは似ていません。
わかりました。これは潜在的に恐ろしい、手に負えない問題のように思えます。なぜなら、私たちは目に見えないもの、触れられないものについて話しているからです。
あなたは、「OK、彼らは何年もそれについてあまりアイデアを持っていなかった、なぜならそれは本当に難しそうだから」と思うかもしれません。
右？
ここでベン図を完成させて、すべてのベン図を終了します。
したがって、少なくとも私に言わせれば、これより良いものは見つからないと 100 ドル賭けます。
そこでティム・テイ氏は、暗黒物質問題を説明するために物理学者が長年にわたって考えてきた仮説の一部と、これらの考えがどのように相互に重なるかを視覚化するのに役立つこの図を作成しました。
ご覧のとおり、ここではたくさんのことが起こっていますよね?
そしてうまくいけば、これは銀河や銀河団に関する単なる天体物理学の問題ではなく、素粒子物理学の問題でもあることがますます明らかになりつつあります。
最大のスケールで何が起こっているのかを理解するには、新しい粒子やおそらく原始ブラックホールのような、非常に小さなものを理解する必要があります。
さて、しばらくこれを見てきましたが、皆さんが本当に考えていることはわかります。チャンダのお気に入りのダークマター候補は何ですか?
これはあなたがぜひ知りたいことです。
そこで、私のお気に入りの候補はアクシオンと呼ばれるものであると言って、このサスペンスを終わらせたいと思います。
これが仮想粒子です。
そして、アクシオンについて最初に伝えたいのは、それがヒグレットと呼ばれるところだったということです。
そして、アクシオンを選んだ人は完全に失敗しました、OK?
それについてはかなりがっかりしています。
しかし、アクシオンはトゥーファーであるため、魅力的な粒子です。
これは、クォーク物理学の領域における理論と実験の間の対立という、私たちがすでに抱えていた問題に対処します。
OK、と言いますが、どうすればそれを視覚化できるでしょうか?
さて、話のこの時点では、あなたはもっとよく知っているはずですよね？
なぜなら、一次近似では、暗黒物質は目に見えないからです。
でも、あなたが本当にビジュアルを望んでいることはわかっているので、私はあなたにビジュアルを提供します。
私の日常着ではこんな感じです。
私の日常着ではこんな感じです。
私の日常着ではこんな感じです。
つまり、直感的でなくても大丈夫です。
つまり、直感的でなくても大丈夫です。
宇宙は素晴らしく奇妙で幻想的な場所であり、だからこそ人類は種として常に宇宙を研究したいと考えてきました。
だからこそ、私たちはそれを理解しようとするのがとても楽しいのです。
それでは、アクシオンやその他の暗黒物質粒子をどのように探しに行くのでしょうか?
そうですね、粒子を衝突させて何が出るかを確認するコライダーなど、従来の粒子物理学のアプローチを使用する必要があると思うかもしれません。
しかし、天体物理学的信号には何か意味があるのです。
たとえば、提案されている NASA 施設である Strobex X 線宇宙望遠鏡など、電磁スペクトル全体にわたる望遠鏡は、暗黒物質が正確に何であるかを特定するのに役立つ可能性があります。
しかし、望遠鏡は非常に大きなものを見ます。
非常に大きなものを使って、これほど小さなものを理解するにはどうすればよいでしょうか?
そうですね、アクシオンの場合、その量子分類に注意を払うと役に立ちます。
したがって、すべての粒子は、フェルミ粒子とボソンという 2 つの量子カテゴリのいずれかに分類されます。
したがって、フェルミオンは、たとえ物事が寒くなったとしても、互いに距離を保つことを好みます。
彼らは反社会的だ。
そういうことです。
一方、ボソン粒子は臨界温度を下回ると、サッカー場にいる5歳児のような状態になります。
だからフォーメーションという概念がないんです。
それらはすべて一緒に集まっているだけです。
したがって、専門用語では、これをボース・アインシュタイン凝縮の形成と呼びます。すべての粒子が集まり、1 つの超粒子のように機能します。
非常に重要なことは、アクシオンはボソンであるということです。
私がなぜ彼らと一緒に仕事をするのが好きなのか、おわかりいただけたと思います。
私はアクシオン ボース アインシュタイン凝縮のアイデアに完全に夢中になっています。
したがって、通常、私たちは原子を使用して研究室でこれらの量子状態を作成することについて話します。
しかし今、我々は、おそらく銀河規模のボース・アインシュタイン凝縮が暗黒物質から作られる可能性について話している。
ここでご覧いただいているのは、私が率いるチームによって開発されたシミュレーションです。
それは中心質量を周回するアクシオン凝縮体です。
つまり、それは主銀河を周回するサブハローのようなもので、おそらく天の川を周回する大マゼラン雲のようなものです。
ご覧のとおり、宇宙の年齢が経つにつれて、サブハローは引き裂かれ始めます。
そして、私のチームの研究が示しているのは、アクシオンが特別な凝縮状態になるため、これが起こる方法が他の暗黒物質候補の場合とは異なるということです。
ここで、複数の種類の暗黒物質候補が存在する可能性を想像してください。
おそらく、複数の種類の暗黒物質粒子が存在する可能性があります。
この写真はどれだけ豊かになるでしょうか?
一つしか存在できないという宇宙の法則はありません。
したがって、最終的には、宇宙が私たちに、私たちが知っていると思っていたことの再評価を強制するだろうと私は予想しています。
私たちが銀河系の関係とその先住民の管理者として土地と空を尊重するとき、私たちはお互いに良好な関係を築くための新しい方法を想像することが可能になります。
だからこそ、私は黒人のクィア人間として、夜空を研究し、時には自由を夢見ていた先祖たちの足跡をたどることをとても誇りに思っています。
ハリエット・タブマンのような天文学者は、最近打ち上げられたジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の名前を変更すべきである。
— — — — — 私は、同施設が暗黒物質について私たちに何を教えてくれるのかというコミュニティ全体の多大な興奮を共有しながらも、JWST の同名の指導者の下で迫害された同性愛者の NASA 職員たちに敬意を表します。
そして私はベラ C の記憶に敬意を表します。
天文学者のルービンは、まだ若くて恐怖に怯えていた大学院生だった私に、暗黒物質問題をどのように解決すべきだと思いますか、と最初に尋ねました。
私たちは暗黒物質の研究を行うのに素晴らしい時代に生きています。
今後 10 年間、地上と空にあるこれらの新しい望遠鏡のおかげで、私たちは宇宙を驚くほどの精度と鮮明さで観察できるようになります。
おそらくいくつかの答えは得られるでしょうが、新たな疑問もたくさん出てくるでしょう。
そして私のチームも準備は整っています。
そこで暗黒物質の探索が始まった。
あなたのお気に入りの候補者は何ですか?
それがアクシオンでない場合は、それを修正した方がよいでしょう。
ありがとう。
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