ダークマターと反物質

暗黒物質と反物質は、最も知られていない物質の形態である。ダークマターとは、電磁波では観測できず、重力との相互作用によってのみ観測される物質のことである。反物質とは、物質の「負」あるいは「反対」の性質を持つ物質である。この2つの概念は、天文学、天体物理学、素粒子物理学、宇宙論、さらにはエネルギー生成において重要な役割を担っている。これらの概念を十分に理解することが、これらの分野で活躍するためには不可欠です。今回は、暗黒物質と反物質とは何か、その類似性、暗黒物質と反物質の定義、そして最後に暗黒物質と反物質の違いについて説明します。

ダークマターとは何か？

宇宙論や天文学では、光学望遠鏡や電波望遠鏡で検出できないあらゆる形態の物質をダークマターと呼ぶ。望遠鏡は、光やその他の電磁波が放射、反射、散乱している様子を見ることができます。ある種の物質が光やその他の電磁波を放出、散乱、反射しない場合、これらの物質は暗黒物質と分類される。現在のところ、暗黒物質の存在は、重力効果によってのみ予測することができる。システム内の暗黒物質を検出し、その量を推定するための重力法はいくつかある。一つは、暗黒物質背景放射の重力レンズ効果を利用して、暗黒物質の存在量を推定する方法である。銀河や銀河団については、銀河の回転、引力、衝突を利用して、暗黒物質の存在量を決定することができます。フリードマン方程式とFLRW測度による観測から、暗黒物質が観測可能な宇宙の質量エネルギー密度全体の約23%を占め、通常の物質は観測可能な宇宙のエネルギー密度の4.6%しか占めていないと推定される。宇宙における暗黒物質の量は、宇宙の膨張速度、ひいては宇宙の未来を決定する上で重要な役割を担っている。

反物質とは？

反物質を理解するためには、まず反粒子とは何かを理解する必要がある。私たちが知っているほとんどの粒子には反粒子があります。反粒子とは、全く同じ質量を持ちながら、反対の電荷を持つ粒子のことである。しかし、粒子と反粒子の違いは、電荷だけではありません。粒子と反粒子が接触すると、対消滅してエネルギーが発生する。対消滅を起こすには、粒子と反粒子の両方が適切な量子状態にある必要があります。反物質は、反物質で構成された物質である。例えば、反陽子と反電子（陽電子ともいう）の組み合わせで、反水素原子を作ることができる。