ダークマター・ホーキングさんが考えたこと・７－１・ダークマターの直接観測

さて観測の話であります。

比較できるのは重力波の観測ですか。
これも天体観測で存在する事はがわかっていたのですが、なかなか地上観測が難しかったのでした。

『さらに、重力波を放出することによって、軌道エネルギーを失い、公転周期などの軌道パラメータが変化するという効果も高い精度で検証され、その結果、重力波の存在は証明されています。＜－－リンク
なお、これらの成果によってハルスとテイラーは1993年のノーベル物理学賞を受賞しています。』

重力波の存在が分かったのなら、何も別に地上で改めて苦労して観測して何が面白いのかな、と当時は思ったものでした。
単に空間の伸び縮みが分かるだけでしょう、と。

しかし実際はその振動波形からどのような天体が地球からどの方角で、どの程度離れた所で合体したのかがわかる、という話を聞いた時は驚いたものです。
アインシュタインは偉大でした。
そうして、その難しい方程式を数値計算で解いてデータベースとし、即時に観測データと突き合わせて判断できるシステムを作り上げた方々には賞賛の拍手を送りたいと思います。＜－－リンク


さて話は変わってダークマターの観測ですね。
こちらも天体観測によって存在することの確証は十分に集められました。＜－－リンク

さてそう言う訳で、我々の銀河系もダークマターの中にあり、そうしてまた太陽系、地球もＤＭの海の中を動いている、そういうのが現在の大方の方の認識の様です。＜－－リンク
ダークマターの密度はといえば１ｃｃで水素原子０．３個とのこと。
地球の体積で５００ｇｒだそうです。（上記ＰｄｆのＰ１０～１１）

地球の半径は６３７１Ｋｍ.
体積はＶ＝４/3*PI*(6371)^3=１．０８＊１０＾１２（Ｋｍ＾３）

「ホーキングさんが考えたこと・５」で示した「プランクレベルＢＨがダークマターである説」によればダークマター平均重量はＭｐ/８ということになり、それは２．７２＊１０＾-９（Ｋｇ）でした。
そうなるとダークマター個数ＮはＮ＝０．５/(２．７２＊１０＾-９)=１８３８２３５２９個。
それを体積Ｖで割れば１ｋｍ＾３にいくつのダークマターがあるかわかります。
答えは０．０００１７０２個。

地球がダークマターの海の中を秒速２００ｋｍで移動している（上記ＰｄｆのＰ１６）ので、さて１ｋｍ＾２サイズの検出面をもった検出器には１日で幾つのダークマターが入るでしょうか？
答えは２９４１個。

しかし実際の検出器のサイズは大きくても１０ｍ＊１０ｍでしょうか。
小さければ１ｍ＊１ｍですね。
１０ｍ＊１０ｍでは一日あたり０．２９個、３日で１個ですね。
１ｍ＊１ｍでは１日当たり０．００２９個、１０か月で１個のペースです。

しかもこの低速プランクスケールＢＨは真空や物質とは何の反応も示さず、ただゴミ、ホコリレベルの質量を持つ質点が検出器の中を秒速２００ｋｍで飛んで行くのですから、さてそれをどうやって検出するというのでしょうか？
そう言う訳で、「ダークマターがプランクスケールＢＨであった場合は、地上での直接観測はできないだろう」が答えの様に思われます。

ちなみに人の衝突断面積は０．４～０．５ｍ＾２ぐらいですか。
そうすると我々は２０か月に１度はこのプランクスケールＢＨと衝突している事になります。
・・・
いやいやプランクスケールＢＨの衝突断面積はゼロですから、遭遇はできますが衝突はできません。
これは表現を間違えてしまい、失礼いたしました。(３月１日　記　イトウ）

ＰＳ
以下、別のページ「ダークマターは興味深いですね」からダークマター直接観測に関係する部分を引用しておきます。（令和元年　５月３日）
↓
XMASS（ダークマター観測実験）を例として取り上げましょう。＜－－リンク(or http://archive.fo/0pRot)

『2013年の改修作業後、順調に行われてきた暗黒物質探索用データの取得を完了し、本日XMASS-I検出器から液体キセノンを回収しました。』
液体キセノンが約１トンとの事ですので、比重３．０６から検出球の体積が３２６．８ｍ＾３と分かります。

半径が約４．３ｍで観測断面積（円形）が５７m^2。
これですとプランクスケールＢＨを１日で０．１７個の観測が可能。＜－－リンク
２０１３年秋から２０１９年２月までで５．５年の稼働として全観測個数は３４１個。

１０００回に一回のキセノンとの反応があったとしても、発光が観測できた確率は３３％程度。
実際は１０００回に一回も反応するとは思えず、ラッキーであったとしても１００００回に一回程度かと。
これだと５．５年動かして１回の発光を観測できた確率は３．３％。

以上が「状況的に難しい」という事の内容になります。

ちなみに当方の主張は「プランクスケールＢＨの衝突断面積はゼロ」ですので、XMASSの様な「物質粒子との衝突を検出するというやり方」では原理的に検出不可能と言う事になります。
つまり「どれだけ大きなXMASSを作ってみてもダークマターは観測できないだろうなあ」と言う事であります。


KWD　ダークマター　プランクスケール　ブラックホール

http://archive.fo/bJBqP
http://archive.fo/U09Tb
http://archive.fo/hZuFn