現在の宇宙には大きな謎があります。それは宇宙の大きなスケールの構造から小さなスケールの構造にわたり、原子や分子と思われる物質だけでは説明のつかない物質の存在が示唆されていることです。それらは暗黒物質、またはダークマターと呼ばれていて、正体がわかっていません。実際、最大のスケールである宇宙背景輻射の分析からは、原子や分子と違って電磁場と相互作用をしない暗黒物質の存在が明確に示されています。ところが一種類の未知の素粒子を仮定することで、そのすべての辻褄が合い、宇宙の発生から現在の姿まで説明できる可能性があるといわれています。この未知の素粒子の発見へ向けて、探索が世界中で行われています。

他方、素粒子物理学の標準理論も、完璧ではないことがわかっており、未知の素粒子の存在が期待されています。実はその一つが暗黒物質の正体かもしれません。もしそうであれば暗黒物質粒子の発見は、素粒子物理学へ大きな飛躍を与えるものです。

本研究では、世界最高感度を持つ XENONnT実験装置を用いて、その未知なる物質暗黒物質を直接検出する研究を進めています。暗黒物質がXENONnT検出器の液体キセノンターゲットに衝突する瞬間を捉えることができれば、暗黒物質が未知の素粒子の一つであることが示せますし、性質の研究、ひいてはその粒子を取り巻く新しい物理学への扉を開く事ができるかもしれません。

これらの研究は世界１２カ国、２９機関、総勢約２００名の国際的なメンバーとともに進めています。実験装置はイタリア・グランサッソ研究所に設置されており、すでに運転が開始されています。特に若い研究者が半分程度を占める特徴的なグループです。