宇宙のダークマターの正体について

宇宙にはダークマターという未知の質量があるという説が有力です。
一方、量子力学的にみると真空は対生成と対消滅を繰り返しているということです。
電子と陽電子が対生成して対消滅しているとのこと。

質問１
電子と陽電子には質量があります。これがダークマターの正体という可能性はあるでしょうか？

質問２
ダークマターを仮定しない宇宙論もあります。銀河内プラズマの電気的な引力による
結びつきで銀河の運動が説明可能だそうです。プラズマ宇宙論と言います。
プラズマは電磁気に反応する電磁流体として記述が可能になったとのことです。
ダークマターで説明されていたが。実は対生成した電子と陽電子の電磁流体が、
銀河内のダークマターと言われていたもののの正体であった可能性はあるでしょうか？

質問者からの補足コメント

• 質問を整理し直します。
  
  量子論的揺らぎ（γ線からの対生成ではない）により、電子と陽電子が対生成しては対消滅している。
  「平均で空間１立方ｍにつき電子1個、陽電子1個」（数字は例示のためであてずっぽう）
  という状態になると思われる。質量が存在することになる。更に電磁気力も働く。
  これがボイド空間におけるダークマターの原因の一つではないか？
  
  また顕在質量だけでは銀河の回転運動を説明できない。ダークマターを仮定するか、電磁気力の影響を仮定するか。他にも第5の力説もある。
  ダークマターを仮定するのが現在の主流の考えです。が、電磁気力でも回転運動は説明できます。
  銀河内のダークマターの正体とは、対生成により生まれる電子陽電子の質量（微々たるもの）と電磁気力、各種プラズマの電磁気力ではないのだろうか？
  
  つまり、ダークマター粒子という未知の粒子はなかった可能性はないのだろうか？

    補足日時：2024/03/06 12:53

• ベストアンサーを決めずに〆ます。再度質問し直します。
  
  真空中では量子論的揺らぎによって電子と陽電子が対生成・対消滅してはいるものの
  明確に粒子化するという状態ではない。半分粒子・半分エネルギーのまま。
  こういう状態らしいです。
  
  銀河内部には目に見える質量が631億太陽質量、総質量が1兆2600億太陽質量と言われています。
  これは、目に見える質量だけで回転運動が説明できず、ダークマターを仮定した場合です。
  目に見える質量＋プラズマの電磁流体としてのふるまいでも、銀河の運動は説明可能です。
  これをプラズマ宇宙論と言います。
  
  これらから
  「ボイド部分は対生成対消滅する電子と陽電子の質量と電荷の力」
  「銀河内部は対生成の電子陽電子の質量（微々たるもの）とプラズマの電磁気力」
  で説明可能であり、
  「未知のダークマター粒子というのはないのでは？」
  という趣旨です。

    補足日時：2024/03/09 01:00

No.6 回答者： yamaya-hositaro 回答日時： 2024/03/06 15:43

＞これがボイド空間におけるダークマターの原因の一つではないか？

それならば、見える質量として観測されるので「ダーク」マターとは言われません。

＞ダークマター粒子という未知の粒子はなかった可能性はないのだろうか？

もちろん その可能性はあります。
個人的にはダークマターの正体は赤色矮星、褐色矮星、暗黒星雲だと思います。特に暗黒星雲は赤外線でも見えない。背景に他の光があった場合、可視光線でのみ存在が確認可能なので。

この回答へのお礼

No.2様の回答を参照していただきたいのですが、
＞そもそも量子ゆらぎで生じた電子・陽電子は不確定性原理にもとづき
＞すぐに消滅します。外から大きなエネルギーを与えない限り実粒子に
＞なりません。
ということです。実粒子になるかならないか。質量ともエネルギーのままとも
区別がつかない状態のようです。
それで観測に引っかからないのではないでしょうか？

また、ダークマターは正確にはUnknown Matterと言うべきもので、
正体がわかっていない質量です。
正体は電子と陽電子かもしれないし、銀河内のは重力と考えられていた力が
実は電磁気力であった。
正体を分けるとそういうことかも知れません。

お礼日時：2024/03/06 19:33

No.5 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/03/03 19:51

１．

ない。
それらは正体が明らかになっているからである。
ダークマターは遠い宇宙の話ではない。
我々の身近にも存在している。
我々の肉体を毎秒数百億個は素通りしていると推測されている。
「それでも観測されない」のがダークマターである。
同じような性質を示すのにニュートリノがあるが、ニュートリノはわずかながら物質と反応するため正体も存在も確認されている。

また、この性質のためダークマターの電荷を論じるのは無意味である。
電荷があれば観測機に引っかかる。

２．
ダークマター仮説が提唱されたのは膨張宇宙論においてである。
宇宙の全質量と宇宙の膨張の様子が理論と合わない、そこから未確認の質量が予言された。
この未確認の質量つまりダークマターが存在すると仮定すると、宇宙の膨張もある程度精度が高くなるし重力レンズなどの見え方も説明できる。
つまり重力に属する話であり、電磁気学とは無縁である。
現在の宇宙では重力と電磁力は明確に分離されており置き換えることはできない。

対生成は宇宙誕生のほんの一瞬には行われていたがその後は量子場のみの存在に過ぎない。
量子場で起こることは量子場以外に取り出すことはできない。
そこがいくら確率論的存在に満ちていようと我々の属するマクロ世界はそうではないし、量子場にいくら量子エネルギーがあろうと我々はそれを利用することはできない。
ホーキングが対生成対消滅によるブラックホール蒸発を説いたが、あれはあくまでブラックホールという極めて特殊な空間における話である。

この回答へのお礼

小生の過去質問参照ください。
宇宙論におけるダークマターの正体（の一部）はニュートリノの可能性はあるか？
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/13716614.html
結論は補足に書いています。ニュートリノとすると、不足する質量にまるで足りません。

尚、量子論において対生成・対消滅が繰り返されているのなら、平均してボイド空間１ｍ³に電子1個、陽電子1個が存在する、など（数字は例示のためで適当です）という状況になると思います。それが未知の質量の正体では？という疑問です。

ダークマターがあるらしい？というのは銀河の回転運動を調べた時です。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9A%97%E9%BB%92 …
引用します。
「1933年にフリッツ・ツビッキーは銀河団中の銀河の軌道速度における"欠損質量" (missing mass ミッシングマス) を説明するために仮定した」

なお、膨張宇宙論から得られた仮説上の存在は「ダークエネルギー」です。
ダーク「マター」ではない。

で、銀河の回転運動を説明するときに、既知の物質に働く「引力だけ」では説明がつかなかったということです。
そこで未知のダークマターを仮定した。これがダークマター説の流れです。
一方、ダークマターの引力（重力）ではなく電磁気力を仮定したら回転を説明できた。これがプラズマ宇宙論です。

重力も電磁気力も「距離の2乗に反比例して弱くなるが無限遠まで影響する」という点に関しては同じです。
つまり、ふるまいは似ているとも言えます。

私が質問しているのは、
「ダークマターというのは、未知の粒子ではないのでは？」
という質問です。

お礼日時：2024/03/03 20:46

No.4 回答者： satoumasaru 回答日時： 2024/03/03 17:06

No２です。

＞量子揺らぎで生成した電子・陽電子の質量と電荷が、ボイド空間におけるダークマターとされていたものの正体であった。

ダークマターの分布は一部については重力レンズを使用して詳しく分析されています。このなかではっきりしているのはボイド空間にもダークマターも圧倒的に少ないのですよ。実際にスパコンなどのシミュレーションなどではダークマターを中心として銀河団が形成されているようです。

＞銀河系内部のダークマターは実は対生成その他プラズマによる電荷であり、プラズマ宇宙論で説明できる。

ダークマターのような大量の質量がプラズマだったら電磁気相互作用がはたらきますので、現在の技術でも容易に観測することが可能です。プラズマ宇宙論はダークマターで銀河の回転曲線問題を説明していているのではなく、流体としてプラズマが働くことにより周辺部分に角運動量がつたえられているというものです。

＞プラズマ宇宙論とビッグバン宇宙論は必ずしも相反するものではありません。

現時点ではプラズマ宇宙論は宇宙の大構造や銀河の回転については説明されていますが、宇宙の初めについて十分な理論的展開がされてはいません。

なおブラックホールがダークマターだという説は観測結果により否定されています。

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。
ダークマターのような大量の質量が電荷をもっていたら、というわけではないです。
ダークマターの大質量は存在せず、ダークマターで説明される銀河の運動はプラズマや電子陽電子などの電磁気力でも説明できると思います。

ボイド空間の圧倒的に少ないダークマターとは、量子論的揺らぎによる対生成の質量と電磁気力だけだとすると、辻褄が合います。（定量的に計算はしていませんが）
銀河内部（ディスク内部とハロー含む）に圧倒的に多いとされるダークマターは、量子論的揺らぎによる対生成が微々たる寄与、他の部分は電磁気力だった。
こういう可能性です。

プラズマ宇宙論とビッグバン宇宙論は矛盾するものではありません。
繰り返しになりますが、ビッグバンが起こったから宇宙背景放射もあるのでしょうけれど（ビッグバン宇宙論以外に宇宙背景放射を説明できる理論は今のところない）、実はその時ダークマターは生成しなかったという考えも可能です。
ダークマター（の重力）と思われていたものは銀河の場合はプラズマ（による電磁気力）という具合です。

お礼日時：2024/03/03 18:32

No.3 回答者： abikon990-08321-3-29 回答日時： 2024/03/03 12:22

1ありません。

2ありません。

ダークマターは予想より多く存在するブラックホールです。

『素粒子と宇宙の疑問 知りたい肝心のところをとことん具体的に解説 ーこの世界は何からできているのか 宇宙はどのように始まり終わるのかー』 https://www.amazon.co.jp/dp/B08DNG1HS1

この回答へのお礼

確かに、宇宙開闢時に小さいブラックホールが無数にできた、という説もあります。
であれば、電磁波による観測にて観測できないのも判ります。

お礼日時：2024/03/03 16:49

No.2 回答者： satoumasaru 回答日時： 2024/03/03 09:07

＞電子と陽電子には質量があります。

これがダークマターの正体という可能性はあるでしょうか？

ありません。

ダークマターは実際に観測されている状況で言えばあきらかに偏在し濃淡の差があります。量子ゆらぎならそんなことはおきません。

＞電磁流体が、銀河内のダークマターと言われていたもののの正体であった可能性

ありません。

そもそも量子ゆらぎで生じた電子・陽電子は不確定性原理にもとづきすぐに消滅します。外から大きなエネルギーを与えない限り実粒子になりません。

なおプラズマ宇宙論は、宇宙背景放射の観測事実を説明できていませんので、現在は標準的な理論とはされていません。それにプラズマ宇宙論でも量子ゆらぎで生じる仮想粒子まで対象とはしていないです。

この回答へのお礼

量子揺らぎで生成した電子・陽電子の質量と電荷が、ボイド空間におけるダークマターとされていたものの正体であった。
銀河系内部のダークマターは実は対生成その他プラズマによる電荷であり、プラズマ宇宙論で説明できる。
こういう可能性です。であれば、濃淡を説明できないでしょうか？

また、プラズマ宇宙論とビッグバン宇宙論は必ずしも相反するものではありません。
宇宙はビッグバンでできた（だから宇宙背景放射が観測される）けどダークマターは無かった、ということも有り得ませんか？

お礼日時：2024/03/03 16:30

No.1 回答者： yamaya-hositaro 回答日時： 2024/03/03 03:41

＞質問１：電子と陽電子には質量があります。

これがダークマターの正体という可能性はあるでしょうか？

現時点では ありません。
電子と陽電子の対生成は、あくまでもエネルギーが質量（物質）に変換されるものです。
エネルギーも何もないところから電子と陽電子が対生成されるわけではありません。

＞質問２：ダークマターを仮定しない宇宙論もあります。銀河内プラズマの電気的な引力による結びつきで銀河の運動が説明可能だそうです。プラズマ宇宙論と言います。
＞プラズマは電磁気に反応する電磁流体として記述が可能になったとのことです。
＞ダークマターで説明されていたが。実は対生成した電子と陽電子の電磁流体が、銀河内のダークマターと言われていたもののの正体であった可能性はあるでしょうか？

質問はプラズマ宇宙論の正しさについてでしょうか？　「対生成した電子と陽電子の電磁流体が、ダークマターの正体でしょうか？」でしょうか？
前者なら、ありうるでしょう。
後者なら、「電磁流体」というのは、別に「対生成した電子と陽電子」には限らないので・・・「電磁流体の中には、強いエネルギーから対生成された電子と陽電子もあるかもしれませんね」くらいしか言えません。

この回答へのお礼

＞ 電子と陽電子の対生成は、あくまでもエネルギーが質量（物質）に変換されるものです。
ここは、量子論的には「量子揺らぎから電子と陽電子が対生成しては対消滅している」ということで考えられているようです。


2つ目の質問の意図は、お答えの後者の
＞「対生成した電子と陽電子の電磁流体が、ダークマターの正体でしょうか？」
の方です。
質問が不適切でした。下記のように「に限らない」「それらにプラスしてプラズマが」ということを入れるべきでした。
対生成した電子と陽電子「に限らない」のですが、「それらにプラスしてプラズマが」電磁流体として働くというのがプラズマ宇宙論です。


ボイド空間のダークマターは量子論的揺らぎから発生する電子と陽電子。その質量がダークマターの一因であり電荷による電磁気力がダークマターに見える一因であった。

銀河内という質量が密集している部分は、ダークマターの質量による重力、とされていた力は、実は対生成やプラズマによる電磁気力が主体であった（プラズマ宇宙論）

こういうイメージで、実はこういうことではなかろうかという疑問です。

お礼日時：2024/03/03 16:41