11《ダークマター》


　ダークマターとは、何でしょうか？

　ダークマターとは、銀河系における天体の運動の観測結果から、その存在が確実視されている「目に見えない質量」（電磁波を発しない質量）です。
　このダークマターは、宇宙の大規模構造の形成にも関わると考えられています。
　長らく、ダークマターの正体探しがなされてきましたが、まだ確定（発見）には至っていないとのことでした。



　以下では、このダークマターについて、素スピノル物理学パラダイムによる説明をします。

　素スピノル物理学パラダイムによれば、「ダークマターとは質量系の中のどれか」ということになります。

　質量系とは、次のものでした。

　当然、多様な物質（原子、分子…）、陽子、中性子、クォーク、レプトン（電子…）は、ダークマターの候補ではありません。
　プレオン∴は、閉じ込められていますので、ダークマターの候補から除外されます。
　また、「グルーオンの集積したひも」も、物質の質量を担うとされているので除外されます。
　電子ヒッグス場ユニット（eHU）は、観測された“ヒッグス粒子”に相当するのでした。
　（成果2　20《ヒッグス場ユニットと観測されたヒッグス粒子》）
　しかも、もし、「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニット、ニュートリノヒッグス場ユニット」が、ダークマターの正体だとすると、明るい物質より、10億対1の割合で大きな質量を持つダークマターによる重力の影響が観測されてしまうはずです。
　したがって、「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニットやニュートリノヒッグス場ユニット」も却下されます。

　したがって、残る候補は、ただ1つ、プレオン∴ヒッグス場ユニットということになります。

　つまり、素スピノル物理学パラダイムは、ダークマターは、プレオン∴ヒッグス場ユニットであることを示しています。

　ダークマターの正体が、プレオン∴ヒッグス場ユニットということで、矛盾がないでしょうか？

　次の2つの点から確認してみます。

　1.ダークマターは、宇宙の大規模構造の形成に関わる。
　2.ダークマターは、銀河系における天体の運動の観測結果から、その存在が確実視されている。


1.ダークマターは、宇宙の大規模構造の形成にも関わる。


　インフレーションの際、高度に凝縮した、「プレオン∴×4の「縮みきり“4角形”」」が指数関数的に（○倍○倍○倍…　のように）分散するので、“その「縮みきり“4角形”」のフラクタルな分布のゆらぎ（ムラ）”が生じると考えられます。
　（成果5　1《この宇宙の開闢からの歴史》　　　　成果2　18《“インフラトン”の起源》）

「プレオン∴ヒッグス場ユニット由来の“縮みきったバネ”」が持つ“高密度の凝縮”の指数関数的な解放

高度に凝縮した 「プレオン∴×4の 「縮みきり“4角形”」」 ↓ 「高度な凝縮の開放」（×1/8） ↓ 「高度な凝縮の開放」（×1/82） ↓ 「高度な凝縮の開放」（×1/83） ↓ …

※ビッグバウンス、インフレーションにともなって、1/8倍、1/8倍、1/8倍、1/8倍、1/8倍、1/8倍…というように、指数関数的に、高密度の凝縮が開放されている様子が示されています。 ※この幾何的モデルは、サイズ等を含めて正確でないところを持っていますが、ここから本質的な意味を読み取ることができます。 （すなわち、この幾何的モデルは、自然（nature）が持っている本質部分を示すための『単純化されたレプリカ』（参考　『科学哲学の冒険』　戸田山和久　NHKブックス）としてのモデルです）

　「プレオン∴×4の「縮みきり“4角形”」」が生む“フラクタルな分布のゆらぎ”は、“銀河、銀河団、長銀河団、ボイド＆グレートウォール…”という宇宙の大規模構造が持つ“フラクタルな分布のゆらぎ”と、関連していると考えられることは前にも述べました。
　（成果2　18《“インフラトン”の起源》））

　※「プレオン∴×4の「縮みきり“4角形”」」の質量の分布のゆらぎをきっかけにして、「クォーク、レプトン、多様な物質…」の（重力ポテンシャルエネルギーによる）コンパクト化が進む結果、“銀河、銀河団、超銀河団、ボイド＆グレーとグレートウォール…”という宇宙のフラクタルな大規模構造が生まれてきたと考えるとつじつまが合います。


　よって、素スピノル物理学パラダイムは、次の結論に至ります。

　論説5-11.1　インフレーションの際、高度に凝縮した、「プレオン∴×4の「縮みきり“4角形”」」が指数関数的に分散する結果生じた“フラクタルな分布のゆらぎ”が、“ダークマターの質量”のみならず、“明るい物質の質量”の“フラクタルな分布のゆらぎ”の起源である。



　この結論は、ダークマターの正体がプレオン∴ヒッグス場ユニットであると考えられであること、および、ダークマターが宇宙の大規模構造の形成に関わることと調和しています。




※なお、プレオン∴の「縮みきり“4角形”」から“4面体”に相転移する際に放出されるエネルギーが放出され（それがビッグバンのエネルギー源であると考えられます）、そのエネルギーを使い、一部の“プレオン∴×4”だけが、（少なくとも）3世代のクォークやレプトンに至り、それらが、CP対称性の破れとともに分解される過程で、（反物質より）物質優位の世界ができたと考えられるのでした。
　（成果2　19《物質の起源──10億対“10億＋1”の割合での反物質に対する物質の優位性》）

　つまり、“プレオン∴×4”の一部が、「“明るい物質”および、各種のヒッグス場（電子ヒッグス場ユニットの総和、クォークヒッグス場ユニットの総和…）」となり、それらの成り損ないとして残った部分が、ダークマター、すなわち、プレオン∴ヒッグス場ユニットに相当すると考えられます。

　なお、なぜプレオン∴ヒッグス場ユニットだけがダークマターとして観測されるのか？　10億対1の割合で大きな質量を持つはずの「電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニットやニュートリノヒッグス場ユニット」がダークマターとして観測されないのはなぜか？　という疑問が湧きます。そのことについては、次のように説明できます。

2.ダークマターは、銀河系における天体の運動の観測結果から、その存在が確実視されている。


　観測によれば、銀河の中を天体が運動する速度は、中心から距離によらずほぼ一定です。
　その観測結果と、（重力＝遠心力に相当する）「GmM/r²＝mv²/r」より導かれる「GM/r＝v²（＝ほぼ一定）」の関係から、
　下図のように銀河の中心からの距離r［m］に比例して、その半径の球に含まれる総質量M［kg］が大きくなると考えられたのでした。
　（このことがダークマターの存在を考え始めるきっかけの1つとなったのでした）

※この総質量M［kg］とは、「明るい物質＋ダークマター」の質量［kg］に相当しています。

　一方、銀河の中の明るい星の分布（電磁波として観測できる物質の分布）は、銀河系の中心部に近づくほど大きくなります。
　（なお、ブラックホールがある中心部において、再び減ります）
　上記の総質量分布が正しいとすると、半径r［m］の球内の明るい物質＋ダークマターの総質量密度［kg/m³］は、r⁻²［m⁻²］に比例することになります。
（総質量M［kg］＝質量密度［kg/m³］×体積（4πr³/3［m³］）が成立します。総質量M［kgが銀河の中心からの距離r［m］に比例するということは、質量密度［kg/m³］＝総質量M［kg］/体積（4πr³/3［m³］）∝　距離r［m］/r³［m³］）　∝　r⁻²［m⁻²］となることを意味しています。すなわち、 （r⁻³［m⁻³］に比例している）「明るい物質＋ダークマター」の総質量密度は、「GM/r＝v²（＝ほぼ一定）」の関係から、r⁻²［m⁻²］に比例していることになります）

　ダークマターの質量密度［kg/m³］は、明るい物質＋ダークマターの総質量密度［kg/m³］から、「電磁波を出す明るい物質」の質量密度
［kg/m³］を引いた部分に相当します。
　つまり、銀河の中心からの距離r［m］の球内の、「明るい物質＋ダークマター」、「明るい物質」それぞれの質量密度の変化は、おおよそ、次の図のようになると考えられます。

※黒色のラインが半径r［m］の球の中の「明るい物質＋ダークマター」の総質量密度3M/4πr3［kg/m3］の変化を示しています。 ※黄色のラインが半径r［m］の球の中の明るい物質の質量密度［kg/m3］の変化を示しています。（おおよその概要図ですが、以下の説明において支障がありません。なお、より厳密に正確な図については、今後の課題です） ※黄色と黒色のラインの間の“幅”が、半径r［m］の球の中のダークマターの質量密度［kg/m3］の変化に相当しています。

　この図は、ダークマターが、「（電磁波として観測できる）“明るい物資”」や「各種のヒッグス場（電子ヒッグス場、クォークヒッグス場…）」への成り損ないであるプレオン∴ヒッグス場ユニット（∴PU）の総和であるという説明と調和しています。

　しかも、それは、次の対応関係と調和しています。（成果1　3《質量》）

　すなわち、

という説明と調和しています。
　つまり、ダークマターは、（明るい物質を構成する）『（質量0の）グルーオンの集積したひも』（＆『クォークの外部運動エネルギー』）になり損ねた、という意味においても、明るい物質へのなり損ないなのです。


　もともと、“クォークやレプトンへの成り損ない”である、“プレオン∴×4”（＝ダークマター）は、質量のムラを持つようにフラクタルな分布をしていました。
　この“プレオン∴×4”（＝ダークマターの材料）が多い場所へと、生成した物質は、移動していくことが、大規模構造を生み出しました。
　“明るい物資”がさらに凝集することが可能である一方で、“プレオン∴×4”（＝ダークマター）は物質と一緒に凝集できず、その場にとどまり続けました。
　凝集する“明るい物質”の質量が移動してきた場所に限って、“プレオン∴×4”（＝ダークマター）の質量の一部が『（質量0の）グルーオンの集積したひも』（＆『クォークの外部運動エネルギー』）へと転化し消失するようになりました。

　厳密に考えれば、『失われた“プレオン∴×4”（＝ダークマター）の質量エネルギー』と『クォークの外部運動エネルギーに相当する質量エネルギー』が等しくなければならない理由がないように思われます。
　もし等しければ、下図における黄色と黒色のラインの間の“幅”が、半径r［m］の球の中のダークマターの質量密度［kg/m³］の変化に等しいことになります。
　もし、『クォークの外部運動エネルギーに相当する質量エネルギー』の方が大きければ、上図の“幅”は、ダークマターの質量エネルギーは、過少評価していることなります。
　もし、『クォークの外部運動エネルギーに相当する質量エネルギー』の方が小さければ、上図の“幅”は、ダークマターの質量エネルギーは、過大評価していることなります。

※なお、100％等しい場合でも、そこにあるのはクォークの運動エネルギーなので、“明るい物質”の質量として観測されます。 ※それは、明るい物質の密度の分布の図が不正確であるのにかかわらず、支障が出ない理由でもります。

　いずれにせよ、“プレオン∴×4”の“4面体”がダークマターであり、二重の意味で（1つは、物質優位の世界に至るための材料として、もう1つは、『（質量0の）グルーオンの集積したひも』（＆『クォークの外部運動エネルギー』）へと転化するための材料として）、“明るい物質”の質量の原材料であったと考えると、つじつまが合うことには変わりありません。

　“プレオン∴×4”は、“4角形”（縮みきったバネ（スピン0））としても“4面体”としても、「重力子の放出源として働き続ける能力」、すなわち、質量を持ちます。
　そして、前者がブラックホールの形成やインフレーション（orインフラトン）を担う一方、後者は、「ダークマターや宇宙の大規模構造の形成」や「銀河系の部分的な質量」を担うと考えられます。
　（なお、“4角形”（縮みきったバネ（スピン2）は、（質量0の）グルーオンの集積したひも』を担うのでした）



　したがって、素スピノル物理学パラダイムは、次の結論に至ります。

　結論5-11.2　“明るい物質”および、各種のヒッグス場（電子場、クォーク場…）への成り損いとして残った、“プレオン∴×4”を材料とする“4面体”、すなわち、プレオン∴ヒッグス場ユニット（∴HU）の総和が、（観測されている）ダークマターに相当する。



※なお、たとえ“4面体”となっても「重力子の放出源として働き続ける能力」を持ち続ける理由は、（原始ヒッグス場ユニット（PHU）を構成する素スピノルと同様に、そして、ブラックホールの形成を担う“4角形”（縮みきったバネ（スピン0））と同様に）連星のような運動をし続けているから」です。

新しいブラックホールの形成や インフレーション（インフラトン） を担う「縮みきり“4角形”」 （スピン0）

ダークマターを担う“4面体” （スピン0）

　以上より、ダークマターと明るい物質の関係は、おおよそ次のようにまとめることができます。

※なお、上記のダークマターの欄に、（観測されない）ダークマターを加えるとすれば、「電子ヒッグス場ユニットを構成する電子や陽電子の運動エネルギー（内部＆外部）」、「クォークヒッグス場ユニットを構成するクォークや反クォークの運動エネルギー（内部＆外部）」、「ニュートリノヒッグス場ユニットを構成するニュートリノや反ニュートリノの運動エネルギー（内部＆外部）」となります。





　素スピノル物理学パラダイムは、ダークマターだけを説明するために、構築されてきたものではありません。

　したがって、上記の説明は、別の原理で育まれた素スピノル物理学パラダイムが、『たまたま、ダークマターに相当するものを含んでいた。自然にダークマターを説明できた』という成果です。

※その状況は、弦理論（string theory）が、『たまたま重力子を含んでいた。自然に重力子を説明できた』ことと似ていると思われます。

　このように『ダークマターに相当するものを含んでいた。自然にダークマターを説明できた』という性質は、素スピノル物理学パラダイムの正当性、自然（nature）との調和性を示していると思います。