未知なる暗黒物質の正体をつきとめる技術

暗黒物質の風

宇宙空間には、まだ観測されていない未知の物質「暗黒物質（ダークマター）」があると考えられています。この暗黒物質の候補として挙げられているのが、未知の素粒子「WIMPs(Weakly Interacting Massive Particles)」です。
太陽系は毎秒200キロで銀河系を回っていて、そのとき暗黒物質を含んだ宇宙からの風を受けています。暗黒物質にWIMPsが存在するなら、その風を解析することによって正体がわかるはずです。

世界最高感度のフィルムと世界最速の装置で解析

暗黒物質はほかの物質とほとんど反応しないので、さまざまなものをすり抜けていきます。そこで用いられるのが、特殊な写真フィルムを使った「原子核乾板」です。これでダークマター望遠鏡とも言うべき検出器をつくり、宇宙からの風をうまく受け止めます。WIMPsがフィルムに衝突すると、フィルムの物質と反応して飛跡（ひせき）が映し出されるというわけです。
暗黒物質の正体はまだ明らかになっていませんが、装置やフィルムの改良を重ね、今ではわずか数百ナノメートル（数千万分の1メートル）の飛跡も見つけられるようになっています。飛跡をより速く、正確に読み取るユニークなアイデアも生まれました。原子核乾板にはゼラチンが使われているので、引き伸ばすことで小さな飛跡を簡単に拡大できるのです。

火山の内部観測に応用

原子核乾板の技術は、宇宙研究以外にも利用されています。2007年には、火山の内部を調べる実験に成功しました。宇宙から降りそそぐ陽子などが大気中の原子核と衝突すると、素粒子の一つであるミューオンが発生します。そのミューオンを原子核乾板でとらえ、透過率を調べることによって、溶岩の密度やマグマの通り道などがわかるのです。
さらに原子核乾板は非破壊で検査できることから、遺跡、原子炉、ビルなどの調査、マンモグラフィーなどの医療現場といった多分野での応用が期待されています。

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名古屋大学理学部物理学科教授中村光廣先生

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素粒子宇宙物理学

メッセージ

受験勉強は孤独な戦いです。しかしそれをくぐりぬけると、大学では、一人ではできないような大きなテーマに協力して立ち向かうことが中心になります。自分を切磋琢磨することは続けなければなりませんが、もう一方で人とコラボレーションできる楽しさがあるのです。それを楽しみに受験勉強で戦ってほしいと思います。
私の研究室（基本素粒子研究室）では、自分たちが開発した装置を使って宇宙の謎を解明しようとしています。宇宙はもちろんのこと、実験と機械にも興味のあるあなたの来学を待っています。

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