CERNでの画期的成果：ブレーザーのプラズマを再現、宇宙の遺存磁場の存在を示唆

オックスフォード大学の専門家が率いる国際研究チームは、実験室天体物理学において画期的な成果を発表しました。彼らは初めて、制御された条件下でプラズマの「火の玉」を再現することに成功したのです。CERNのスーパー・プロトン・シンクロトロン加速器で実施されたこの実験は、ブレーザーから放出される粒子流の安定性を調査し、ガンマ線不足の謎と、隠された宇宙磁場の存在を解明することを目的としています。この研究結果は、2025年11月3日付でPNAS誌に掲載されました。

この革新的な研究の核心は、ブレーザーによって引き起こされるペアカスケードをモデル化し、銀河間磁場の性質に関する仮説を実証的に検証することにありました。STFC中央レーザー施設所属のボブ・ビンガム教授やスビール・サーカー教授、そしてジャンルカ・グレゴリ教授ら研究者たちは、HiRadMat設備を利用して電子・陽電子ペアを生成しました。これらのペアはその後、周囲のプラズマで満たされた1メートル長の領域を通過するように誘導され、これはブレーザーからの放射が銀河間環境を伝播する様子を模擬しています。

実験が取り組んだ主要な疑問は、ギガ電子ボルト（GeV）のエネルギーを持つガンマ線が説明不能なほど消失してしまう現象に関わるものでした。これらのガンマ線は、ブレーザーから放出されるより高エネルギーのテラ電子ボルト（TeV）の光線からのカスケードの結果として生じるはずです。この現象を説明する仮説は二つ存在しました。一つは弱い銀河間磁場による光線の偏向、もう一つはペアのビーム自体に発生する不安定性が散乱を引き起こす磁場を生成するというものです。ビームのプロファイルと磁気シグネチャの分析の結果、ペアのビームは驚くほど細く、ほぼ平行な状態を保ち、自己作用や独自の磁場生成は最小限であることが示されました。

この結果を宇宙スケールに外挿すると、ビームとプラズマの不安定性は、GeVガンマ線不足を説明するにはあまりにも微々たるものであることが強く示唆されます。したがって、この観測結果は、銀河間空間にはすでに磁場が存在しており、それはおそらく宇宙の最も初期の時代から受け継がれた「遺存磁場」であるという理論を裏付けるものです。極端な宇宙現象を地上の実験室に持ち込むというこの方法論的な勝利は、思弁的なモデルを実証的に検証することを可能にします。しかし、一つの仮説を排除したことで、研究者たちは、この原始的な磁場が初期の宇宙でどのように「種付け」されたのかという謎を深めており、これは標準模型を超えた物理学の再検討を必要とするかもしれないと述べています。