Universe Todayは、様々な科学者と、衝突クレーター、惑星表面、系外惑星、宇宙生物学、太陽物理学、彗星、惑星大気、惑星地球物理学、宇宙化学、隕石、電波天文学、極限環境生物、有機化学、ブラックホール、氷火山活動、惑星保護について、そしてこれらの興味深い分野が宇宙における我々の位置の理解にどのように貢献しているかについて、素晴らしい議論を重ねてきた。
ここでUniverse Todayは、University of California, RiversideのDepartment of Physics & AstronomyのDark Matter and Neutrino Labの責任者であるShawn Westerdale博士と、ダークマター研究の重要性、その利点と課題、ダークマターが地球外生命の探索についてどのように教えてくれるか、博士のキャリアを通じてダークマターについて研究した最も興奮する側面、そしてダークマターの研究を志す学生へのアドバイスについて議論する。では、ダークマター研究の重要性とは何か？
「宇宙のすべての物質の質量の約80%がダークマターであるにもかかわらず、我々の（それ以外の点では非常に成功している）素粒子物理学のモデルではそれが何であるかを説明できないのです」とWesterdale博士はUniverse Todayに語る。「我々は自分たちの銀河や観測可能な宇宙全体の構造においてダークマターの重力的影響を見ることができます。それは重力相互作用を通じて、我々のすべての宇宙論的および天体物理学的観測に明確な痕跡を残しているので、それが存在することは分かっていますし、我々が観測するものを見事に説明します。しかし、それが実際に何でできているのかは全く分かっておらず、これは自然を理解する上で本質的な部分なのです」。
「ダークマター」という用語は、1906年にフランスの数学者であり理論物理学者であるHenri Poincaré博士によって初めて造られた。これは、1884年のイギリスの数理物理学者William Thomson博士による星の速度とそれらの一部が暗黒天体である可能性についての研究を説明するためであった。20世紀を通じて、ダークマターは銀河や銀河団の振る舞いを仮説化する上で焦点となり、California Institute of Technologyを含む学術界や、SETI Instituteのような研究機関から数多くの研究が発表された。「冷たい」、「温かい」、「熱い」ダークマターの仮説を含む数十年の研究にもかかわらず、この謎の物質はまだ観測されていない。それでは、ダークマターを研究することの利点と課題は何か？
Westerdale博士はUniverse Todayに次のように語る。「我々はまだそれを発見していませんが、多くのモデルを排除してきました。そうすることで、素粒子物理学の標準モデルへの可能な修正を排除することによって、自然についての理解を洗練させてきました。社会学的なレベルでは、ダークマターの研究は放射線を検出するための多くの新技術につながりました。これらの一部は新しい量子技術につながる可能性があり、他のものは新しい医療イメージング装置として開発されています。これらはほんの一例です」
ダークマターを観測しようとする3つの方法には、直接検出、間接検出、そして世界中のいくつかの国々の多くの研究所を使用した実験室実験があり、世界最大の粒子加速器である大型ハドロン衝突型加速器も含まれる。さらに、NASAのハッブル宇宙望遠鏡、カナダ・フランス・ハワイ望遠鏡、VLT観測望遠鏡、すばる望遠鏡など、いくつかの地上および宇宙望遠鏡がダークマターマップの作成を試みるための観測を行っている。では、Westerdale博士がキャリアの中で研究したダークマターについての最も興奮する側面は何か？
Westerdale博士はUniverse Todayに次のように語る。「私にとって、ダークマター研究の最も興奮する側面は、その問いの大きさです。我々は宇宙論と素粒子物理学の非常に成功したモデルを持っていますが、これらのモデルのすべての成功にもかかわらず、宇宙のほとんどが何でできているのか、あるいはそれがどのようにしてここにやってきたのかさえまだ分かっていないのです！」
ダークマターの研究は、宇宙論、宇宙の本質、そして宇宙における我々の位置に関する最も基本的な問いのいくつかを含んでいる。宇宙は何でできているのか？それはどのように形成されたのか？銀河はどのように形成されたのか？銀河はなぜそのように振る舞うのか？これらすべてが、我々がここにいてこのようなダークマターについての記事を書くことにどのようにつながったのか？これらの問いへの答えは、数十年にわたる研究、実験、モデル、仮説にもかかわらず、天体物理学者、宇宙論者、そして数多くの他の科学者たちを依然として悩ませ続けている。
Westerdale博士はUniverse Todayに次のように語る。「ダークマターの検出の楽しい課題の1つは、我々が非常にまれな相互作用を探しているので、実験をできる限り静かにするために並外れた努力をしなければならないことです。我々は宇宙線からのノイズを避けるために、検出器を最大1マイル（約1.6km）の深さの地下研究所に置きます。通常は測定できないほど低い放射能レベルが、我々が探している信号を圧倒してしまう可能性があります。これらのことに研究で直面し、我々のすべての目標を満たすことができる検出器をどのように設計するかを考えることは、刺激的な挑戦です」。
ダークマターの観測と存在の確認ができていないにもかかわらず、これは次世代のダークマター愛好家たち（天体物理学者、宇宙論者、あるいは他の科学的背景を持つ人々）が取り組むべき課題があることを示しており、彼らの中にはダークマターの存在を確認する者もいるかもしれない。ほぼすべての科学研究の軌跡と同様に、ダークマターの研究には、多様な背景と専門知識を持つ科学者間の絶え間ない協力が必要である。それでは、ダークマターの研究を志す学生たちにWesterdale博士はどのようなアドバイスを提供できるか？
Westerdale博士はUniverse Todayに次のように語る。「実験的なダークマター物理学は非常に広範な知識を必要とするので、あなたの研究を一つの分野に限定しないでください。あなたが学ぶ物理学、数学、工学のスキルは、いつかは役に立つでしょう。プログラミングスキルは特に重要です。統計学、化学、その他の工学スキルを学ぶことも同様です。そして、新しいことに出会ったら、それがどのように機能するかを基本的なレベルで理解するために時間をかけてください。後でそれが大きな絵の中でどのようにはまるかが分かるようになれば、それは価値があるでしょう」。
我々はダークマターを観測することができるのか、そしてそれは今後数年、数十年の間に宇宙における我々の位置をよりよく理解するのにどのように役立つのか？それは時間が教えてくれるでしょう。だからこそ我々は科学を続けるのです！
いつものように、科学を続け、上を見続けましょう！
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