暗黒物質

暗黒物質（ダークマター）は、標準モデルと共存しますか？
暗黒物質は、標準モデルのフェルミオンの一つですか？
それはどのフェルミオン粒子ですか？

No.10 回答者： puyo3155 回答日時： 2020/11/27 10:25

マクロとミクロが混同していますね。

物理学の最終系は、この世の仕組みの解明ですが、いまのところ

ダークマターや宇宙の質量はマクロな対象。
標準モデルは、ミクロな対象で、重力さえ理論に取り入れられていない。

が現実。マクロとミクロは、いずれ融合し、ブラックホールの研究などで、その成果が見えてきてはいますし、超弦理論なども研究は盛んですが、いかんせん、目の前で実験できず受動的観測中心の宇宙論と、高エネルギーを作って、能動的にことを起こせる素粒子論を、質問の粒度で語っても、ほとんど意味をなさないと感じます。

No.9 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/26 23:40

引用されたアインシュタインの言葉ですが、もちろんそれを十分踏まえた上で今までの回答は書いています。

「素粒子と宇宙は無関係ではない」と言うのはアインシュタインの言葉を持ち出すまでもなく当たり前の話だと思いますが(特に科学に関わる人間にとっては)、素粒子物理学の直接の狙いが宇宙ではないと言うのもまた事実です。例えば生物は素粒子からできていますが、生物学の直接の狙いが素粒子ではない事は言うまでもないでしょう。「素粒子物理学の直接の狙いが宇宙ではない」と言うのも概ねこれに近い意味です。


例えばの話ですが、標準モデルに限らず素粒子論には中性子星も構成間物質も出て来ません。「標準モデルにダークマターが出て来ない」と言うのもこれと同じようなものだと考えておけばいいのではと思います。

この回答へのお礼

物理学が標準モデル物理とダークマター物理ってな具合に２種類の物理学が出てきて勝手に双方の物理が動いたら困るでしょ。

お礼日時：2020/11/26 23:56

No.8 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/26 23:14

ウィキペディア情報ですが、質問者様の便を図って列挙すると、現在ダークマターの候補として挙げられている物質は以下の通りだそうです。

バリオン(から成る物質。ブラックホール等)

ニュートリノ

ニュートラリーノ(超対称性粒子の一種)

アクシオン(量子色力学から理論的に仮想されている粒子)

ミラーマター(標準モデルを拡張した理論で存在が予言される物質)


上記の中で現在未発見の粒子はニュートラリーノ、アクシオン、ミラーマターの3つですが、アクシオンは標準モデルの範囲内、他の2つは標準モデルを超える理論が予言している粒子のようですが、見て分かるように標準モデルと矛盾するものはありません。


そもそもダークマターが標準モデルと矛盾するものだとしたら、標準モデルの立て直しの方が重大な問題ですからダークマターなどに関わってる暇なんかなくなると思います。

この回答へのお礼

ダークマターの発見によってこれまでの標準モデルもバージョンアップされなければならないってふーな話であれば、それは物理学の自然な流れとしてあることなんです。

しかし「標準モデルとダークマター理論は矛盾するものではない」なんて言ってしまったら物理学から逸脱したトンデモの類になるってことです。

お礼日時：2020/11/26 23:43

No.7 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/26 22:59

回答の意味を全然理解してもらえてないようですね。

「物理学の舞台は宇宙」「宇宙がなければ物理学は成り立たない」物理学を専攻した事がない人でも分かる常識的な事です。今さら鬼の首を取ったみたいに言う話ではないでしょう。もちろん私だってその事は百も二百も知っています。


私が「素粒子論の研究対象は宇宙ではない」「ダークマター理論の研究対象は素粒子ではない」と言うのは回答の中にも書いたようにあくまでも「直接の対象とはしていない」と言う意味です。素粒子論で言えば名前の通り素粒子に狙いを絞った理論であるわけですが、狙ったその先には宇宙があります。なので言わば「狙った素粒子のその向こう側にある宇宙を狙っている」と言う事になるでしょう。ただし直接狙っているのはあくまでも宇宙ではなくて素粒子ですから、そう言う意味では「宇宙を直接対象とはしていない」と言う常識的な見解になると思います。


話を戻すと、そもそも「ダークマター」と言う特別な物質があるわけではありません。「今までの宇宙論で考えられている材料だけでは宇宙は作れない」と言う観点から、その未知の物質をダークマターと呼んだだけであって、必ずしも「宇宙が未知の素粒子からできている」と主張しているわけではありません。私が記憶している限りではダークマターの候補と言われる物質はほとんど既知の物質ばかりでした。「標準モデルとダークマター理論が矛盾するとは限らない」と言うのはこれだけ見ても明らかだと思います。

この回答へのお礼

アインシュタインはこんなことを言っていたね。
「物理法則は宇宙のどこに合っても等しい」ってね。
これは深い意味の言葉だからよく理解したほーがいい。

その「狙った素粒子」だって宇宙の中になければならない。
もちろん宇宙は現実の宇宙であって、異次元宇宙とかSFではないからね。

お礼日時：2020/11/26 23:24

No.6 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/26 22:00

標準モデルにダークマターが出て来ないのは当たり前の話です。

2回目の回答にも書いたように標準モデルは物質の根本を解明するのが仕事で、一方ダークマター理論は宇宙が何からできているかを解明するのが仕事です。役割分担が違うわけですから先にも書いたように「標準モデルとダークマター理論が直接ぶつかり合う」と言う事はありません。


そもそも「標準モデルに含まれていない」イコール「標準モデルと矛盾する」と言う事にはなりません。早い話、標準モデルには重力の理論は一切含まれていませんが、重力の理論が標準モデルと矛盾するわけではありません。


もちろん宇宙は物質からできているわけですから「素粒子論と宇宙論は全く無関係」と言う事ではありませんが、宇宙論は「物質とは何か」を直接探求する理論ではありません。素粒子論とダークマター理論が「直接ぶつかり合う事はない」と言う表現は概ねそう言った意味で用いました。

この回答へのお礼

＞役割分担が違うわけですから先にも書いたように「標準モデルとダークマター理論が直接ぶつかり合う」と言う事はありません。

トンデモな回答が出てきましたね。

物理学の舞台は宇宙ですよ。
宇宙がなければ物理学は成り立ちません。
そして標準モデルもダークマター理論も物理学の中に納まってます。
標準モデルもダークマター理論も現実の宇宙を相手にしているわけで、異次元宇宙とかSFの話ではないでしょ？

お礼日時：2020/11/26 22:10

No.5 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/26 20:56

違った観点から再回答。

標準モデルは「物質は何からできているのか」についての理論で、一方ダークマターは「宇宙はどんな物質からできているのか」についての理論の一翼を担うアイデアです。なので両者が直接ぶつかり合う事はありません。もしもダークマターが標準モデルと矛盾するとしたら「ダークマターの候補に標準モデルと矛盾する物質を考えた場合」と言う事になるでしょう。

この回答へのお礼

宇宙がどんな物質からできていよーと、物質から出来ていることに変わりはありません。
だから「物質は何からできているのか」の問いは宇宙についての重要な問いですよ。

＞もしもダークマターが標準モデルと矛盾するとしたら「ダークマターの候補に標準モデルと矛盾する物質を考えた場合」と言う事になるでしょう。

標準モデルの唯一の問題はヒッグス粒子が存在するか？でしたが、これは２０１２のヒッグス粒子発見により解決済みになりましたね。

お礼日時：2020/11/26 21:26

No.4 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/26 20:49

そもそも「標準モデルと矛盾しない」と考えられているからこそ出されたアイデアのはずです。

もしも「標準モデルと矛盾する」と考えられたとしたらここまで人気は出なかったと思います。

この回答へのお礼

ところが不思議なことに標準モデルにはダークマターなんて片隅にも出てきませんからね。

お礼日時：2020/11/26 21:19

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2020/11/26 00:06

ダークマターは何も解明されていない。

標準模型は、物質と３つの力を統合的に説明する、ゲージ原理と最小作用の法則を基礎とした、場の粒子論による、１７種類の素粒子の理論。

一方で、ダークマターは物質なのかさえ不明。したがって標準モデルのフェルミオンの一つか？がわかるわけがない。わかって、証拠がしめせたらノーベル賞です。

ダークエネルギーも同じ。我々が解明した物質世界は、宇宙の構成物質のほんの一部なんですね。

No.2 回答者： ibm_111 回答日時： 2020/11/25 22:10

標準モデル中のダークマター候補粒子は二種類あって

１．ニュートリノ
ニュートリノがダークマターの主要素だとすると，
銀河団クラスの大規模構造は作れますが，銀河程度のスケールの構造が作れなくなってしまいます．

で，ニュートリノには質量があるので，ダークマターの一部であるでしょうが，
その質量の上限値でさえ，ダークマターの予想される全質量には足りません．

2．バリオン（が作る小天体など．MACHO）
宇宙の元素合成から計算されるバリオンの総量をもってしても，
ダークマターの予想される全質量には足りません．

以上の理由から，ダークマターは標準モデル外の粒子となります．
いわゆるSUSY粒子やアクシオン等の，WIMPです．

No.1 回答者： けこい 回答日時： 2020/11/25 11:33

全くの仮想粒子です

まぁその上にはまだダークエネルギーもありますから、その内には物理の教科書が大きく改定される事になるのでしょう
宇宙の質量の９割はダークマターとダークエネルギーで占められている

この回答へのお礼

まず第一の問題はこれが標準モデルとつじつま合ってるかってことでしょ。

お礼日時：2020/11/25 11:57