【天文学/物理学】〈議論白熱〉地球に飛来する反物質の起源に新説
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宇宙のどこかで、誰かが地球に奇妙な粒子を投げつけている。
11月17日付の科学誌「サイエンス」に発表された新たな観測結果により、犯人探しはさらにややこしくなった。
2008年、ヨーロッパの宇宙放射観測衛星PAMELAにより、地球の大気中に陽電子が過剰に存在していることが明らかになった。
陽電子は、通常の物質とは逆の性質をもつ反物質の一種だ。
陽電子が通常の電子と衝突すると、ガンマ線などを放出しながら「対消滅」を起こす。このガンマ線を科学者は検出できる。
地球大気中に陽電子が過剰に存在している原因を突き止める意義は大きい。
もし解明できたなら、近くの宇宙で起きている高エネルギー現象の解明に役立ち、
ひいては物理学におけるいくつかの大きな謎の解明につながるかもしれない。
科学者たちはこれまで、陽電子は近くのパルサー（大質量の恒星が年老いて爆発したあとに残る、高速で自転する天体）から
飛んでくるのではないかと考えていた。なかでも有力視されていたのが、地球から1000光年未満のところにある2つのパルサーだ。
しかし、今回の観測を行った研究チームによると、陽電子はこの2つのパルサーから飛んできたものではないようだ。
彼らによると、例えば暗黒物質どうしの相互作用など、
陽電子はパルサーよりもさらに奇怪な現象によって生成した可能性があるという。
「研究を始めた当初はパルサーが発生源だと信じていました」と、
論文の著者であるドイツ、マックス・プランク核物理学研究所のルーベン・ロペス・コト氏は言う。
「けれども、この2つのパルサーでは、陽電子過剰を説明できるほどの陽電子を供給できないことがわかったのです」
彼らの提案は、天文学者や物理学者の間で論争を引き起こした。一部の研究者はパルサーの可能性を捨てていない。
米フェルミ国立加速器研究所のダン・フーパー氏は、研究チームの観測は厳密に行われているが、
データの解釈に問題があると指摘する。
「私はこれまでどおり、地球の大気中にある過剰な陽電子にはパルサーが寄与していて、
そのほとんどがパルサーから来ているとさえ言ってよいと思っています」とフーパー氏は言う。
関連スレ
【素粒子物理学】反物質の研究から「宇宙はやっぱり存在できないはず」となるデータが明らかに★２
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1510324194/
続きはソースで
ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/17/112000448/
※ご依頼いただきました 大衆は本能的には何か良くないことが起こっていると感じるが、宇宙線の性質により、かれらが
感じていることを理性的な形で表現することができないか、知性をもって問題を扱うことができない。
それゆえ、かれらは助けを求める方法が解らず、宇宙線に対して自分を守るために他人と
協力する方法が解らない。
宇宙線がじわじわと大衆を攻撃すると、大衆は（経済経由で心理的な）圧迫があまりにも
大きくなってマイってしまうまで、宇宙線の存在に自分を合わせ慣らし、生活への侵食を
耐え忍ぶことを学ぶ。
宇宙線は社会の各個人の活力、選択の自由ならびに流動性に攻撃を加える。 >>1
＞天文学者や物理学者の間で
現実には、天文学者で物理学者じゃないやつなんていないだろｗ
天文学なんて、端数の見切りが適当すぎる物理学そのものじゃん
天体観測も物理学の実験系の一種みたいなもんだし 俺の昔の知識では、対消滅時に莫大なエネルギーを放出。
宇宙船のワープエネルギーに利用とか。
そこまでのエネルギーは放出しないの？ 「なかなか当たらんな？」
「うん、的が小さいから爆発しない。」
「まだ100円玉あるか？」
「もうない、帰ろか？」 >>1の続き
地球に届くほど速くなかった？
陽電子は電子の反物質だ。
地球上で暮らす私たちは、日常的に電子と接しているが、陽電子に出会うことはまずない。
しかし宇宙では、死んだ恒星や瀕死の恒星のまわりの荒れ狂う環境が、電子と陽電子のペアを作り出すことがある。
これらの粒子が放り出され、磁場によってあちこち跳ね返されているうちに、物質に衝突することもある。
例えば、パルサーは基本的に粒子加速器のような働きをする。
パルサーの中には1秒間に700回という高速で自転するものがあり、
周囲の環境を激しくかき乱し、電子や陽電子などの粒子を互いに衝突させる。
こうした陽電子が十分な速度とエネルギーを持っていれば、
パルサーの周囲から飛び出して宇宙を旅することができ、ときには地球にたどり着く。
これが、地球の大気中に過剰にある陽電子の代表的な説明だ。
ただし、宇宙空間を旅せずに、陽電子は光子と衝突してガンマ線を生じることが多い。
このガンマ線も科学者は簡単に検出できる。
今回、メキシコの高高度水チェレンコフガンマ線天文台（HAWC）での観測により、
パルサー起源説の問題点が明らかになった。
ピコ・デ・オリサバ国立公園の2つの火山の間に建設されたHAWCは、水を満たした300個の大きなタンクからなる。
宇宙から飛来した超高エネルギー粒子がタンクの水を通る間、かすかに発光し、
その光が粒子の種類と発生源に関する情報を与えてくれる。
（参考記事：「宇宙全域のガンマ線地図が明らかに」）
2015年以来、HAWCはこうした粒子のデータを収集し、その発生源を調べてきた。
同時に、地球から近い2つのパルサー「ゲミンガ」と「PSR B0656+14（モノジェムと呼ばれることもある）」の
方向から届く高エネルギーガンマ線の観測も行った。（参考記事：「暗黒物質の証拠、南極上空で発見？」）
研究チームは、ガンマ線の観測結果に基づいて、ゲミンガとモノジェムの周囲での粒子の運動速度を計算した。
その結果、パルサーの陽電子は地球に飛来できるほど高速でないことがわかった、とロペス・コト氏は言う。
この2つのパルサーの方向にある星間物質がとりわけ濃いせいで、粒子が高速で飛び出せないと考えられるという。
それが本当なら困ったことになる。地球から十分に近く、十分に年をとっているゲミンガとモノジェムは、
地球大気中の過剰な陽電子のかなりの部分を供給していると考えられていたからだ。
研究チームは、この2つのパルサーが除外されるなら、
「ほかのパルサー、マイクロクエーサーや超新星残骸などのパルサー以外の宇宙の加速器、
暗黒物質の対消滅や崩壊」などの原因を考えなければならないと主張する。 つづき
意見は真っ向から対立
地球大気中の過剰な陽電子はパルサーから来たとする研究で知られるフーパー氏は、
ロペス・コト氏らの今回の結果を認めない。
フーパー氏は、星間物質が粒子の拡散を妨げているとする彼らの解釈は間違っていると考えている。
PAMELA観測衛星や国際宇宙ステーションに搭載された装置を使って行われた過去の観測の結果は、
陽電子やその他の粒子が地球の近くの空間を効率よく拡散するという理論とよく一致しているからだ。
ロペス・コト氏らは、過剰な陽電子は超新星残骸や暗黒物質の対消滅によって説明するべきだとしているが、
どちらもあまりよい説明ではないだろう。フーパー氏は、研究チームがパルサーの可能性を除外するなら、
同じ理由から超新星残骸も除外されると言う。
「彼らが言うように星間物質が本当に陽電子を通過させにくいなら、
地球から最も近い超新星でもゲミンガやモノジェムと同じくらい離れているのですから（約800光年）、
超新星残骸からの陽電子も地球にはほとんど届かないはずです」
米マサチューセッツ工科大学の理論物理学者トレーシー・スラットヤー氏は、
暗黒物質による説明に対して首をかしげる。過剰な陽電子が最初に観測されたとき、
科学者たちは、暗黒物質の対消滅によって物質と反物質が生成したのかもしれないと考えた。
（参考記事：「アンドロメダ銀河が2つの巨大な「泡」を噴出？」）
しかし、暗黒物質は宇宙の質量の大部分を占めていると考えられるため、
それが本当なら、あらゆるところで対消滅の痕跡が見られるはずだ。
しかしそんな痕跡は見られない、とスラットヤー氏は言う。
「個人的には、暗黒物質の対消滅ではないと思います。
けれどももし誰かが『私は100年後の未来からタイムマシンでやって来たの』と言ったとしたら、
私は驚くでしょうが、『そんなはずがない』とは言わないでしょう」とスラットヤー氏。
「むしろ、そのときはタイムマシンの前で彼らの言うことを信じるでしょうね」 >>6
ここでいう物理学者って量子物理学者だから、物理学会の序列の最高峰
天文学者はかなり格下なので同じ物理学者などと言い出せるものではない >>4
GTi-Rは性能クソだったけどデザインは好きだった カミオカンデでニュートリノが地球を通過する間に一定割合で別の性質に相転移する現象を発見してるけど
「反物質」とかいう架空（想定上）の存在の物質があるとしたら、単に「物質」の性質が変化したものに過ぎないんじゃないの？
>>1 の話も、反陽子を直接検出したのではなくて、何かが衝突した結果ガンマ線が放出されたのを検出してるだけで
反陽子という存在を確認してないわけだし、理論物理学とか素粒子物理学なんてものは、推測・憶測・妄想・願望だらけで
まったく何も立証してない糞学問 何で真空と物質は境界を保てるのだろう？
ドットに置き換えて考えると移動する点は移動方向のすぐ隣の点を自己に書き換え自己がいる点を消滅させて移動を表現する
今こうして生きているだけでも慣性系内において当たり前に座標移動してるけどこれってとても不思議なことをしている
真空（真空ポテンシャル）、物質、反物質は極論すれば同じもの
しかし人間は境界を引かなければ概念を共有することができない
本来ひとつながりであるものの差異でしかないものに線を引くのだから本来の意味とは違った意味になる
ここらが今の概念体系の限界なんだろうなぁ
まぁ0か1の錯覚なしに物質の「存在」自体がありえない
物質の系譜である以上この制約は受け続けるのかもしれない 遠くの戦争で発射された反物質砲の弾が地球にも届いてるのか まあ陽電子は銀河宇宙線の中に含まれてるから、近傍パルサーにだけ固執しても
あまり意味はないような 雷が大気中で窒素の核反応を引き起こした際に、陽電子が生成されてる事が観測されたって
まあこの陽電子はすぐに対消滅してガンマ線になったみたいだけど >>22
の記事
雷から「反物質」 身近な場所で発見、研究者も驚き
http://www.asahi.com/articles/ASKCN6W22KCNPLBJ00C.html?iref=comtop_8_02
そういえば結構前から、雷が発生するときはガンマ線も発生する（ことがある）と聞いていて
放電現象でガンマ線も発生するんだーくらいにしか思っていなかったが実は陽電子対消滅
由来の可能性もあるのか >>22-23
これって
雷の電界が加速器の役目を果たして原子核を加速させる
↓
加速された原子核が他の原子核と衝突して原子核反応を引き起こす
↓
その反応の生成物として陽電子が発生する
って感じ？？ >>11
陽電子と光子が衝突してガンマ線発生とか言ってるぞ？
単なるtypoかな？ >>15
電子と陽電子が対消滅するときに放射されるγ線の波長・エネルギーは
非常に正確に分かってる。
どっちの質量も非常に正確に既知だから（同一）。
そのγ線が観測されたということは、対消滅が起こっていることの証左なのだよ。
自然界でそれと同じγ線が発生するなら、それなりの別の理由が必要になるっちゅーこっちゃ。 >>26
反物質が架空の存在だと思ってる時点で>>15は調べが足りなさすぎｗ
反陽子も陽電子も架空どころかとっくに合成されている実在の粒子だし、反陽子と
陽電子から水素の反物質である反水素を合成することにも成功してるのにね 陽電子過剰って宇宙ガンマ線由来の対生成の結果じゃねえの
それで確か計算値あってたような気がするがな
パルサーが発生源とかトンデモ話なんて誰も本気で語っちゃいないだろ
それよりも謎の超々高エネルギーガンマ線がどっから飛んできてるのかはっきりさせたほうがいい 2011年ごろに軌道上での長期的な陽電子観測が進んで、従来の予測よりもずっと
陽電子過剰な事がわかったんだがな
宇宙線由来の2次粒子としての陽電子だけとすると説明がつかないので、1次粒子
としての反陽子源が別にあるはずだという事になった
それで出てきたのが近傍パルサー説とダークマター説
という経緯も知らんのだろうけど ちなみに、今度観測された雷由来の陽電子はN14→N13→C13の流れ
雷のガンマ線を受けた大気中の窒素N14の原子核から中性子が弾き出され、
不安定な同位体N13になる
半減期が約10分のN13はベータプラス崩壊で陽電子と電子ニュートリノを放出して
炭素の同位体C13になる
放出された陽電子が他の原子の電子と対消滅し、ガンマ線に
という過程なので、雷の発生から陽電子対消滅までは数分のラグがある
ちなみに最初に弾き出された中性子はいずれ別の窒素原子と衝突し、N15かC14を
生成するらしい 冬場、ドアノブなんかに触れるとビリッてくる、アレで発生してるんだよ。 >>24
雷のパワーをマックスで受け止めれるように工夫できれば、
電子加速器は要らないってことには・・・・・。 雷からγ線が発生するメカニズムを誰か教えてﾌﾟﾘｰｽﾞ
γ線は核反応に由来する、発生源が原子核の電磁波という認識なんだが、
雷（というか電流の流れ道）で
核反応が実際に起こっているということなのか、
実際にはX線（発生源は電子軌道）なんだけど波長が短いからγ線と称しているのか。
天文学でいうところのγ線バーストも実は超硬X線なんじゃなかろうかと、
前々から気になってる。
γ線とX線はミリ波とマイクロ波のような
波長領域で呼称が変わるものではない、というのが前提として持っている認識です。
大学で放射線を習ったのはもう10年以上も前のことなので、世の中の常識に自分が
ついていけてないだけなんだろうか… (^_^;) >>31
>放出された陽電子が他の原子の電子と対消滅し、ガンマ線に
原子君は無事ですか？心配です >>34
長々と考えてるけども出だしで躓いて迷走しちまってるな
＞雷からγ線が発生するメカニズ
とりあえず加速器で調べたらいいと思うよ
放射線学かじったことあるなら静電加速器とかヴァンデグラフとか聞いたことあるだろ ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
