Gravitational waves and dark matter.

Mine the site in the Hida City, Gifu Prefecture Kamioka deep mountain . In the tunnel of 1,000 meters below ground , the world's most advanced project is began to move in the fall of last year . University of Tokyo Institute for Cosmic Ray Research " XMASS ( X- mass ) experiment " . The aim is to detect it is the mystery of the universe up to the " dark matter " .
Dark matter , also called dark matter with a heavy substance that is present from birth of the universe 13.8 billion years ago , I have met the universe now . But observation is extremely difficult because it without getting light , Earth will pass through , its identity is not known .
Experiments or capture the evidence in space and underground noise is small , or made ​​artificially in a huge accelerator is planned , countries are competing discovery . Nobel Prize is certain If you find . Murayama , the Director of the University of Tokyo fog number of cooperation Space Research Organization said, " there is a possibility that know the true identity in 2020 . If that happens , it would be amazing . Possibility of Japan cut its vanguard is ," he said .
Why amazing . In fact, of the substance in the universe , ordinary matter that makes the earth humans and 4.9 percent , remaining unidentified . If Tokere mystery of dark matter , which accounts for 26.8% of the total , elucidation of the origin of matter and the universe is because advance at a stretch .
XMASS ( X- mass ) experiment , captures direct dark matter detector packed with ( about -100 ℃) liquid xenon .
The liquid xenon detector , has the following characteristics: . ( 1) emitting a large amount , the size of the (2) 1 -ton class is also easy , and thorium and uranium Under the background of internal for each phase ( 3 ) liquid , gas , solid is available it is that it can be reduced to an extreme . I drop some of the energy when the dark matter is elastic scattering and xenon nuclei , and the light-emitting liquid xenon in proportion to the energy . It seems to be taken in principle , such as a photomultiplier tube a number of enclosed liquid xenon light that is emitted .

I come visible path of evolution of the universe . In the early universe , there is a slight difference depending on where the density of dark matter , ordinary matter are attracted to where gravity is large high density , the galaxy was born . Murayama expect " the father is known, the story was born star and galaxy , and humans can come " he said.

The most powerful identity of the dark matter is it's unknown elementary particles based on the " supersymmetry theory " . The elementary particles of the smallest units constituting the substance , a total of 17 kinds have been found , including the Higgs boson , which became the topic in the Nobel Prize in Physics last year . But According to the supersymmetry theory , as was transferred to mirror these particles , colleagues of a different nature is different a little bit that 's there somewhere .
" World on the other side of the mirror " that dark matter seems lurking . If you are able to open its doors , vast horizons of new physics come into view . Concept of substance and the universe is to completely changed no doubt . But dark energy , which accounts for 68.3% of the whole universe can not be found even clue to the solution yet .
According to Murayama , Einstein predicted the existence about 100 years ago, " gravity wave " , likely to be found in 2020 is large . It is a phenomenon that, when massive stars , such as a black hole has moved violently , distortion of space caused by the gravity , go to the transmitted far as ripples .
By gravity waves , there is a possibility to understand the state of the primitive universe is not observable in the light or radio waves of the " Dark Ages " . Intense competition has begun in Japan, the United States and Europe , if found , this also is certain Nobel Prize .
Fierce competition of specific physicist in the world seems has already begun to focus on gravity waves and dark matter . By all means, I hope that the peripheral engineers and physicists of Japan to win the glory . Please do your best .



山深い岐阜県飛騨市神岡町にある鉱山跡地。地下１千メートルの坑道で、昨年秋に世界最先端のプロジェクトが動き出した。東大宇宙線研究所の「ＸＭＡＳＳ（エックスマス）実験」。目指すのは宇宙最大の謎とされる「暗黒物質」の検出だ。
　ダークマターとも呼ばれる暗黒物質は１３８億年前の宇宙誕生時から存在する重い物質で、今も宇宙を満たしている。だが光を出さず、地球も通り抜けてしまうため観測が極めて困難で、その正体は分かっていない。
　ノイズが少ない地下や宇宙で証拠をとらえたり、巨大な加速器で人工的に作ったりする実験が計画され、各国が発見を競っている。見つければノーベル賞は確実だ。東大カブリ数物連携宇宙研究機構の村山・機構長は「２０２０年には正体が分かる可能性がある。そうなれば、すごいことだ。日本がその先陣を切る可能性がある」と話す。
　なぜすごいのか。実は宇宙に存在する物質のうち、人間や地球をつくっている普通の物質はわずか４・９％で、残りは正体不明。全体の２６・８％を占める暗黒物質の謎が解ければ、宇宙や物質の成り立ちの解明が一気に進むからだ。
　XMASS（エックスマス）実験は、液体キセノン（約-100℃）を詰めた検出器でダークマターを直接とらえます。
　 液体キセノン検出器には、次のような特徴があります。(1)発光量が多く、(2)１トンクラスの大型化が容易、また、(3)液体、気体、固体の各相が利用できるため内部のバックグラウンドのもとであるウランやトリウムなどを極端に少なく出来ることです。ダークマターがキセノン原子核と弾性散乱する際にエネルギーの一部を落とし、液体キセノンがエネルギーに比例して発光します。発光された光は液体キセノンを囲んだ多数の光電子増倍管で捕らえるといった原理のようです。

　宇宙の進化の道筋も見えてくる。初期宇宙では、暗黒物質の密度は場所によってわずかな差があり、密度が高く重力が大きい場所に普通の物質が引き寄せられ、銀河が生まれた。村山さんは「生みの親が分かれば、銀河や星、人間が生まれたストーリーができてくる」と期待する。

暗黒物質の正体で最も有力なのは「超対称性理論」に基づく未知の素粒子だ。物質を構成する最小単位の素粒子は、昨年のノーベル物理学賞で話題になったヒッグス粒子を含め計１７種類が見つかっている。だが超対称性理論によると、これらの粒子を鏡に映したような、少しだけ性質が違う別の仲間たちがどこかに存在するのだという。
　暗黒物質が潜んでいるらしい「鏡の中の世界」。その扉を開けることができれば、新たな物理学の広大な地平が見えてくる。宇宙や物質の概念が一変するのは間違いない。ただ宇宙全体の６８・３％を占める暗黒エネルギーは、まだ解明の糸口さえ見つかっていない。
　村山さんによると、アインシュタインが約１００年前に存在を予言した「重力波」も、２０２０年までに発見される可能性が大きい。ブラックホールなどの重い星が激しく動いたときに、その重力によって生じる空間のゆがみが、さざ波のように遠方へ伝わっていく現象だ。
　重力波によって、光や電波では観測できない「暗黒時代」の原始宇宙の様子が分かる可能性もある。日米欧で激しい競争が始まっており、見つかれば、これもノーベル賞は確実だ。
　暗黒物質や重力波を中心に世界の物理学者の熾烈な特定競争が既に始まっているようですね。ぜひ、日本の物理学者及び周辺技術者が栄光を獲得することを願っています。頑張ってください。