How cosmic rays help us understand the universe - Veronica Bindi

翻訳: Takamitsu Hirono 校正: Shuichi Sakai

How much can we really know about the universe beyond our galaxy?

私たちは銀河の外の宇宙について どの程度知ることができるのでしょうか？

The Hubble Telescope has enabled us to see

ハッブル望遠鏡を使うことで

objects in space as far 13,000,000,000 light years away.

私たちは130億光年も遠く離れた物体を 見ることができますが

But this still doesn't give us the answers to all our questions,

それでも私たちの全ての問い に答えてはくれません

questions like, "What is the universe made of?"

たとえば 「宇宙は何からできているのか？」

"Which elements are the most abundant?"

「最も多くある元素は何なのか？」

"Does space contain undiscovered forms of matter?"

「宇宙には未発見の物質やエネルギーがあるのか？」

"Could there be antimatter stars or galaxies?"

「反物質の星や銀河は存在するのか？」など

Some of these questions cannot be answered solely from visual images,

目に見える映像からだけでは 答えられない質問がいくつかあります

but what if we had messengers bringing us physical data

しかし もし探査機や人工衛星が届かない

from distant parts of the cosmos,

宇宙の遥か遠くにある領域から

beyond the reach of explorers or satellites?

物理的なデータを届ける メッセンジャーがいたらどうでしょうか

In a way, we do, and these "space messengers" are called cosmic rays.

実は私たちには 宇宙線と呼ばれる 「宇宙のメッセンジャー」がいるのです

Cosmic rays were first discovered in 1912 by Victor Hess

宇宙線は1912年にヴィクトール・ヘスによって 初めて発見されました

when he set out to explore variations in the atmosphere's level of radiation,

彼はそれまで地球の地殻から 放射すると考えられていた

which had been thought to emanate from the Earth's crust.

大気中の放射線のレベルの変化を 測定しようとしました

By taking measurements on board a flying balloon during an eclipse,

ヘスは日食が起きている間に 気球に乗って測定することで

Hess demonstrated both that the radiation actually increased

高度が高いほど放射線量が増えること

at greater altitudes and that the sun could not be its source.

また太陽がその線源ではないことを 証明したのです

The startling conclusion was that it wasn't coming from anywhere

放射線が地球の大気より内側からではなく 宇宙から来たことは

within the Earth's atmosphere but from outer space.

衝撃的な結論でした

Our universe is composed of many astronomical objects.

宇宙は数多くの天体からできています

BIllions of stars of all sizes, black holes, active galactic nuclei,

様々な大きさの何十億もの恒星や ブラックホール 活動銀河核

astroids, planets and more.

小惑星 惑星などなど

During violent disturbances, such as a large star exploding into a supernova,

例えば大きな恒星が爆発し超新星になる時など 激しい変化が起こった場合

billions of particles are emitted into space.

何十億もの粒子が 宇宙に放出されます

Although they are called rays,

宇宙線は「線」と呼ばれていますが

cosmic rays consist of these high energy particles

光線を作る光子ではなく

rather than the photons that make up light rays.

高エネルギーの粒子からできています

While the light from an explosion travels in a straight line

星の爆発から放出された光は 有名な不変の速さで

at its famous constant speed,

まっすぐに進むのに対して

the particles are trapped in extraordinary loops

これらの粒子は 爆発による磁力の衝撃波により

by magnetic shockwaves generated by the explosion.

果てしないループに捕らわれます

Crossing back and forth through these magnetic field lines

これらの磁力線の間を 行ったり来たりしながら

accelerates them to almost the speed of light before they escape.

脱出するまでの間には 光とほぼ同じ速さまで加速します

There are lots of cosmic rays in space, and some of these particles have traveled

宇宙は大量の宇宙線で溢れていて 地球に届くものの中には

for billions of years before reaching Earth.

何十億年も旅をしてきたものもあります

When they enter our atmosphere, they collide with the molecules there,

大気圏に突入すると 宇宙線は大気中の分子と衝突し

generating secondary cosmic rays,

元の宇宙線よりもエネルギーが低く 軽い粒子の

lighter particles with less energy than the original.

二次宇宙線を作りだします

Most of these are absorbed into the atmosphere,

これらの粒子のほとんどは 大気中に吸収されますが

but some are able to reach the ground, even passing through our bodies.

一部は地表まで届き 私たちの体を通過することもあります

At sea level, this radiation is fairly low.

海水面では この線量は そこそこ低くなります

But people who spend a lot of time at higher altitudes,

しかし標高が高い場所で 多くの時間を過ごす人―

such as airline crews, are exposed to much more.

例えば航空機の乗員は ずっと多くの宇宙線に晒されます

What makes cosmic rays useful as messengers

宇宙線がメッセンジャーとして有益なのは

is that they carry the traces of their origins.

その起源の痕跡を運ぶからです

By studying the frequency with which different particles occur,

異なる粒子の検出頻度を 調べることにより

scientists are able to determine the relative abundance of elements,

科学者達は 宇宙における 水素やヘリウムなどの

such as hydrogen and helium, within the universe.

元素の割合を特定できます

But cosmic rays may provide even more fascinating information

しかし宇宙線は 宇宙自体の構造に関する

about the fabric of the universe itself.

さらに興味深い情報を もたらしてくれます

An experiment called the Alpha Magnetic Spectrometer, A.M.S.,

最近アルファ磁気分光器（AMS)と 呼ばれる実験装置が

has recently been installed on board the International Space Station,

国際宇宙ステーションに設置されました

containing several detectors that can separately measure

宇宙線の速さ 軌道 放射 質量やエネルギーなどを

a cosmic ray particle's velocity, trajectory, radiation, mass and energy,

個別に測定する 複数の検知器を積んだもので

as well as whether the particle is matter or antimatter.

その粒子が物質なのか反物質なのかも 知ることが出来ます

While the two are normally indistinguishable,

２つは通常は判別できませんが

their opposite charges enable them to be detected with the help of a magnet.

反対の電荷を持っているため 磁石の力を借りて検知することができます

The Alpha Magnetic Spectrometer is currently measuring 50 million particles per day

AMSは毎日5,000万の粒子を観測し

with information about each particle being sent in real time from the space station

宇宙ステーションから CERNにあるAMSコントロールルームに

to the A.M.S. control room at CERN.

個々の粒子に関する情報が リアルタイムで送られます

Over the upcoming months and years,

今後 数ヶ月から数年かの間に

it's expected to yield both amazing and useful information about antimatter,

反物質や

the possible existence of dark matter,

ダークマターの存在の可能性

and even possible ways to mitigate the effects

宇宙旅行の際の 宇宙線被曝の影響を軽減する方法など

of cosmic radiation on space travel.

衝撃的かつ有益な情報が 得られることが期待されています

As we stay tuned for new discoveries, look to the sky on a clear night,

新しい発見を待つまでの間 晴れた夜に空を観察すれば

and you may see the International Space Station,

国際宇宙ステーションを 見ることができるでしょう

where the Alpha Magnetic Spectrometer receives the tiny messengers

そこでは宇宙の秘密を運ぶ 小さなメッセンジャーを

that carry cosmic secrets.

AMSが受け取っています