宇宙論、ブラックホール、ダークマター、ホーキング放射、相対論

ブラックホール、ダークマター、ホーキング放射、相対論 etc etc

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

2019-03-02 00:43:05 | 日記

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

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ダークマター・ホーキングさんが考えたこと・6・その後のBHの運命

2019-03-01 00:14:30 | 日記
前回、BHの最終形態と言っておきながら「その後の運命」というのは矛盾ではないのか?
まあそういうご指摘は甘んじてうけることといたしましょう。

前回でミニブラックホールはプランクスケールに至りそこで一応の基底状態に至った、まあそう言う事であります。
しかしながら、相変わらずBHの周りではニュートリノが生まれ、それなりのものがBHに向かってくるのでした。
BHの入り口の大きさがLp未満になりましたので、大きさLpのニュートリノは中には入れないはず、なのですが、何事にも「表と裏」と言うものがあります。
そうして「表口がだめなら裏口があるだろう」というのが量子世界の常識であります。

それで「トンネルすればいいだろう」とニュートリノは考える事になります。
自分の大きさより小さな空間にトンネルできるのかどうか、確かにBHの入口のこちら側の世界での大きさはLp未満なのですが、BH内の空間の大きさはどうなんでしょうか?
もしかするとニュートリノを受け入れるだけの大きさがあるのかもしれません。
そうして、エネルギー準位で考えるならば、明らかにBH内部の方が低い、と言う訳です。
そうでありますので、当方の予想としては「たぶんトンネルするだろうなあ」と言う事になります。


そう言う訳で、前回提示した最終BH質量が4.48*10^-19(Kg)のブラックホール、確かにホライズンの大きさはLp未満ですが、トンネルすることでもう一つニュートリノが入れそうです。
そう言う訳で、M=4.32*10^-9(Kg)のニュートリノがトンネルしてきました。
そうしますと、BH質量は0.16*10^-19(Kg)となります。

さてここで問題です。
このプランクスケールのBHを消滅させる為には、次にトンネルするニュートリノの質量は正確に0.16*10^-19(Kg)でなくてはなりません。
そうでなければこのBHは消える事は出来ないのです。

それで、どうやってそう言う情報をエネルギーを用立てている、貸し元の真空が知る事が出来るのでしょうか?
あるいはその前に、エネルギー貸し元の真空は別にBHの質量をゼロにする事に興味を持っているとも思えません。
ホーキングさんによれば「ホーキング放射は完全にランダムである」とのことですから。

そう言う訳で、今回もまたM=4.32*10^-9(Kg)のニュートリノがトンネルしてきました。
さてそうなりますとこのBHの質量は-4.16*10^-19(Kg)と言う事になります。

こう言う話をしますと、きっと多くの人はこう言うでしょうね。
「えっ、質量がマイナスですよ!」
「BHでマイナスの質量という事はありえません。」

そう言う方にはこうお聞きしたいものです。
「今までの話のなかで、我々の宇宙が禁止しているルールに反している所はどこですか?」と。

上記の相互作用ではエネルギー保存則、運動量保存則は満足しています。
BHは自分が飲み込んだニュートリノに対するエネルギーの支払い請求には、常に誠実に気前よく応じるのでした。
そうして我々の宇宙は別にマイナス質量のBHの存在を禁止している様には思えないのです。

この辺りの詳細議論は「ホーキングさんが考えたこと・4」を参照願います。


それよりはむしろBHが消えるような質量0.16*10^-19(Kg)のニュートリノがトンネルしてくる事の方が禁止されていると思われます。
なぜならば、そのようなトンネルがおこり、このBHが消滅したとすると、今回のこの相互作用では運動量の保存則が破られる事になるからです。


さて、こうしてめでたく誕生したマイナス質量のBH、もちろんホライズンは持っていません。
そうでありますから、これ以上のニュートリノのトンネルと言う事はないでしょう。
つまりこれが本当に、最後の最後にこのミニブラックホールの行きつく所という事になります。
(ミニブラックホールの基底状態はマイナスである、と言ってもいいのかもしれません。)

このマイナス質量のBHはマイナス質量をもった粒子と見なす事が出来そうです。
そうしてもちろん重力以外での相互作用は起きません。

もし、我々の銀河の中でこのようなプロセスによってマイナス質量のBHが誕生したとしたら、それは銀河中心から引力ではなく斥力を受ける事でわき目もふらずに一目散に銀河から逃げ出す事になります。
そうして、行きつく先は重力ポテンシャルが一番高いところ、つまり宇宙で何もない場所にたむろする、と言う事になります。

2つのマイナス質量のBHはお互いに斥力を及ぼし合います。
そうであれば、このBHは集まりはしますが、それはダークマターや銀河からの重力に反発する形で集められているだけで、すきあればこの集団からは離れようとします。
さてこれはことばを変えますと、銀河やダークマターはこのマイナス質量のBHの集団から斥力を受ける事になります。

「ほほう、斥力とな。」
「これはどこかで聞いた様な話」であります。

・ダークエネルギーは「負の質量」を持つ「Dark fluid(暗黒流体)」だ<--リンク

『2013年3月、欧州宇宙機関はプランクの観測結果に基づいて、ダークマターは26.8%、ダークエネルギーは68.3%、原子は4.9%と発表した。』<--リンク

まあ以上の様な事も考えられる訳でありますから、なるほどホーキング放射のプロセスというものは実に奥が深いのでありました。

PS
・膨張する宇宙<--リンク
『宇宙定数のもたらす効果を、あたかも物質の性質であるかのように取り込んだ場合、(1) 式と (2) 式は宇宙定数を含まない式として次のように書き表されることになるというわけだ。
式(9)
式(10)
(引用注:式詳細については上記リンクを参照願います。)
さて、このことから何が分かるだろう?
宇宙定数が値を持つことによって起きるのと同等の効果は、エネルギー密度や圧力をいじることでも表現できてしまうということだ。
つまり、宇宙定数が正の値を持つということは、あたかも負の圧力を持った物質が存在して宇宙に充満しているかのような効果をもたらしているということなのである。
「宇宙定数は斥力的な効果を持つ」という説明があちこちで見られるが、それはこのような意味だったわけだ。』

EMAN物理からの引用になります。
ご参考までに。

PS
ボイドとフィラメント

まあとにかくこれを見てほしい。

宇宙のボイド(Void)空っぽの所、ぐらいの意味か<--リンク

光っている所が銀河のつながり、フィラメントとか呼んでいる。
そうして、何もない所(の様に見える所)がボイド。
宇宙と言うのはこうやって見るとまるでスポンジである。

そうして、実際にスポンジを作るにはそこにガスをいれて泡を作らなくてはいけない。
それで何のことは無い、宇宙だって同じことをやっているだけ。
そこにマイナス質量のプランクレベルのBHを集めているだけの事。
しかしながら、光に反応しないので「何もない、空っぽの所」と人類は言っているだけのお話です。


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/0VRMH
http://archive.fo/LCq9K
http://archive.fo/Pa6im
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