出典:フリー百科事典「ウィキペディア」より引用
Λ-CDMモデル
Λ-CDMモデルとは、「冷たい暗黒物質 (Cold Dark Matter, CDM)*1 モデル」に宇宙項Λ を加えた宇宙モデルのこと。
銀河の回転運動(中心部の回転速度と周辺部の回転速度が同じであるというアノマリー)や銀河群、銀河団の運動の観測から、宇宙には光を発しない暗黒物質が存在することを仮定する。そして、元素合成理論から、暗黒物質の主成分が暗い天体(ブラックホール、褐色矮星等)ではないこと、さらに普通の物質とは重力以外では弱く相互作用しない非バリオン的な物質であることが知られている。その中でも、ニュートリノのような軽い(熱い)粒子ではなく、重い(冷たい)粒子(アクシオン、ニュートラリーノなど)があると、インフレーション理論で生まれた揺らぎが成長することによって、現在の宇宙の階層構造になったという観測事実をうまく説明できる。
*1 コールドダークマター
コールドダークマター(cold dark matter; CDM)とは、運動エネルギーが質量エネルギーに比べて小さく、粒子の運動速度が遅い暗黒物質であり、宇宙の構造形成を説明するために仮説的に導入された物質である。冷たい暗黒物質とも呼ばれる。
コールドダークマターは、Λ-CDMモデルにおいて、宇宙の密度揺らぎを成長させ、宇宙の大規模構造に大きく関与したとされる。SUSY粒子、ヒッグシーノ、アクシオン等の未発見の素粒子が候補として挙げられている。
*2 超対称性粒子
超対称性粒子(supersymmetric particle、SUSY粒子)は、超対称性理論によって存在が予想されている、既存の粒子に対し、スピンが1/2ずれただけで、電荷などは等しい素粒子。スピンが1/2ずれているため、既存のフェルミオンに対し未知のボソン、既存のボソンに対し未知のフェルミオンが予想されている。ボソンとフェルミオンの対応する相方を超対称性パートナー (supersymmetric partner) という。
現在の宇宙ではこのような粒子は観測されていない為、少なくとも低エネルギーでは超対称性は破れており、超対称性の破れによって粒子とその超対称パートナーの質量が異なっていると考えられている。2008年より稼働したCERNの加速器LHCでの発見が期待されている。
超対称性粒子の中で最も軽いものはLSP (Lightest Supersymmetric Particle) と呼ばれる。R-parityの保存を仮定すればその粒子は崩壊しない安定粒子となるため、LSPが電気的に中性であればダークマターの候補となる。
・命名法
ボソンに対するフェルミオンの超対称性パートナーは、元のボース粒子の名の語尾を-inoとする。-inoは「小さい」という意味。
フェルミオンに対するボソンの超対称性パートナーは、元のフェルミ粒子の名の語頭にs-をつける。s-はスカラーの略で、フェルミオンに対する超対称性粒子はスピンが0のスカラー粒子であることを表す。略さず「スカラー」を頭につけることもある。