宇宙が原子で作られているという20世紀の常識が覆った！　実は原子で出来ている私たち人間や空に輝く星たちは、そのすべてを集めても宇宙の５％に満たないという。では、宇宙は一体何で出来ているのか？　それは決して見ることはできないが「確かにある」ことが分かっている謎の存在、暗黒物質。正体不明のその存在は、実は宇宙の形成になくてはならないものだった。番組では、ベストセラー「宇宙は何でできているのか？」の著者・村山斉IPMU機構長を始め、世界の最先端を行く研究者を取材。岐阜県神岡町の地下1000ｍで行われている暗黒物質を捉えるプロジェクト、宇宙全体に分布する暗黒物質の地図作りなど、宇宙の謎に迫る研究を紹介する。

万物は原子からできて“いない”？
万物は原子でできているという常識が覆された。実は宇宙において原子の占める割合は5％に満たないのだという。では、宇宙は何で出来ているのか？　東京大学IPMUの村山斉機構長は「目に見えず、重力を持つことはわかっているが、具体的な正体は皆目わかっていない暗黒物質が宇宙の23％をつくっている」と語る。

重力レンズ効果が明かす暗黒物質の姿
見ることのできない謎の暗黒物質。東京大学IPMUの高田昌広特任准教授は、暗黒物質の分布地図をつくる研究を行っている。その手がかりは、暗黒物質の持つ重力。暗黒物質が天体からの光を屈折させる“重力レンズ効果”を引き起こし、その姿が浮かび上がるのだという。暗黒物質の地図から見えてきたものとは？

宇宙の構造形成に深く関わる暗黒物質
暗黒物質が、私たちの住む現在の宇宙を作るために重要な役割を担っていたということもわかってきた。世界で初めて宇宙最初の星が誕生する瞬間をシミュレーションによって再現した、東京大学IPMUの吉田直紀特任准教授は、暗黒物質が存在しない宇宙をシミュレーションすると、現在のような宇宙の構造は生まれないと指摘する。

暗黒物質を捕まえろ！ 地下1000ｍからの挑戦
目には見えないけれども、私たちのまわりを常に飛び続けているという暗黒物質。岐阜県神岡町にある東京大学宇宙線研究所神岡宇宙素粒子研究施設では、エックスマスという装置を用いて暗黒物質を検出する試みが行われている。この装置が設置されている場所は、なんと地下1000ｍ。宇宙線や様々な物から発せられる放射線の影響を限りなく少なくする事が実験の鍵なのだという。東京大学の鈴木洋一郎教授は、「砂浜に埋まったダイアモンドを探すようだ」と暗黒物質検出の難しさを表現する。

宇宙の誕生を再現して暗黒物質を作る
宇宙の誕生時の状態を再現し、暗黒物質を人工的に作り出そうという研究が、スイスの世界最高のエネルギーを持つ大型加速器で進められている。この研究に携わる高エネルギー加速器研究機構の野尻美保子教授は、加速器で陽子と陽子をぶつけたときに起きる“偏り”をみつけることが実験の鍵を握るという。
世界最先端の科学者たちは、暗黒物質の正体の解明にどれぐらい近付いているのか？

主な取材先
村山 斉さん（東京大学数物連携宇宙研究機構）
高田 昌広さん（東京大学数物連携宇宙研究機構）
吉田 直紀さん（東京大学数物連携宇宙研究機構）
鈴木 洋一郎さん（東京大学宇宙線研究所）
野尻 美保子さん（高エネルギー加速器研究機構）