砂粒ほどの磁石を宙に浮かせ、夜だけ9日間「小突き」を待った。超重い暗黒物質に最初の線を引いた実験
この記事には広告（Amazon アソシエイトのリンク）を含みます。 暗黒物質を探す実験でよく知られているのは、地下深くに置いた巨大なタンクに何トンもの液体キセノンを満たしたものです。ああいう装置は、陽子の数倍から数百倍くらいの重さの粒子が原子核にぶつかるのを待つように作られています。ところが、暗黒物質の正体の候補はそこに収まるものばかりではなく、理論の上では陽子の100万倍、1,000兆倍、さらには細胞1個ぶんの重さに届くような「超重い粒子」もありえます。そのくらい重いと、空間を飛んでいる数がごく少なくなるので、大きなタンクで待っていてもほとんど出会えません。 その領域に、砂粒ほどの磁石1個で踏み込んだ実験があります。アメリカのライス大学とオランダのライデン大学を中心とするチームが、2026年8月20日に arXiv に投稿した論文で、磁石を宙に浮かせて「小突かれる」のを待つ、という方法です。査読はまだ受けていない段階の報告で、プレスリリースによると、結果は2026年の素粒子物理学と宇宙論の国際会議で発表されました。 超伝導の器の上で浮く、0.356ミリグラムの磁石 装置の名前は POLONAISE といいます。主役は、ネオジム磁石の小さな立方体を3つつなげたもので、重さは0.356ミリグラム。ひとまとまりの大きさは半径0.26ミリほどで、砂粒くらいです。回転の動きも読み取れるように、形の対称性をわざと崩す目的で、直径0.2ミリのガラス玉が貼り付けてあります。 この磁石を、タンタルという金属で作った器の上に置きます。タンタルは極低温で超伝導になり、外から磁場が入り込むのを拒む性質を持ちます。磁石を近づけると、器がその磁場を押し返すので、磁石は何にも触れずに宙に浮いたまま止まります。浮いている磁石は、ばねにつるしたおもりのように、決まった周波数でゆっくり揺れます。上下や前後の揺れの周波数は、1秒あたり51.2回、59.5回、94.9回でした。 どこにも触れていないので、摩擦でエネルギーが逃げません。揺れの「減りにくさ」を表す Q 値は225万で、いちど揺らすと長いあいだ揺れ続けます。これは、ごく小さな力でも磁石の動きに残りやすい、ということでもあります。磁石の位置は、超伝導のコイルと SQUID（スクイド）という磁気センサーで読み取ります。力の...
