２４ 素粒子論的な宇宙論【宇宙とは】宇宙との対話

２４　素粒子論的な宇宙論【宇宙とは】宇宙との対話

・・・１９８０年代～
・ビッグバン・モデルは素粒子論的な宇宙論で説明される。
・素粒子論の基本原理では、素粒子は数種類の対称性で説明される。
・このことから宇宙には物質と反物質が同じ量あると想定されるが、反物質は観測されることは稀である。
・ビッグバンでは物質と反物質が同じだけできたが、その反物質をニュートリノがほんの少しだけつまみ取るようにして、物質に変えたという考えもある。
参考：「宇宙は何でできているのか」村山　斉 (p.215)

・宇宙における物質の存在という非対称性（反物質がほとんどないということ）は、素粒子論におけるひとつの謎とされている。

☆考察
反物質の基本的な力は斥力であることから、重力・反重力の分離後（ビッグバンから１０のマイナス４４乗秒後）、反物質は物質よりも高速で拡散したと考えられる。

○大統一理論(Grand unification theory or Grand unified theory、GUT）
[電磁気力＋弱い力＋強い力]
・電磁気力、弱い力、強い力を統一する理論で、 幾つかのモデルが作られているが、未完成の理論。
・ビッグバン理論（インフレーション宇宙）の基礎となっている。

○インフレーション宇宙論（佐藤勝彦、アラン・グース　1981）
・宇宙は誕生直後の１０のマイナス３６乗秒後から１０のマイナス３４乗秒後までの間にその大きさが１０の２４乗倍になったとする理論。
※原子(1e-10ｍ)よりはるかに小さい実宇宙（1e-27ｍ）⇒３ミリ程度（1e-3ｍ）
※膨張速度は光速の６０倍超
＜もっと詳しく＞ [1]
・統一理論は真空の相転移を予言する。
・相転移を起こす前の真空は巨大なエネルギーを持つ。
・真空の相転移後、そのエネルギーが超ミクロの初期宇宙を急膨張させる。
・さらに真空が相転移を起こすとインフレーション膨張が終わる。
・巨大なエネルギーは熱に変わって宇宙全体を超高音にする。＝ビッグバン

・インフレーションによって、1970年代に指摘されていたビッグバン宇宙論のいくつかの問題点が解決される。
（問題点）
１　観測される宇宙が極めて平坦であること（平坦性問題）
２　宇宙が極めて一様であること（地平線問題）
３　多くの大統一理論 (GUT) のモデルで存在が予言されている空間の位相欠陥が全く観測されないこと（モノポール問題）

【参考】
１．「気が遠くなる未来の宇宙のはなし」佐藤勝彦(2013年刊)