What happened to antimatter? - Rolf Landua

反物質はどこへ行ったのか？--ロルフ・ランデュア

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

翻訳: Akiko Hicks 校正: Tomoyuki Suzuki

Is it possible to create something out of nothing?

「無」から「有」を作り出すことなんて 出来るのでしょうか？

Or, more precisely, can energy be made into matter?

もっと厳密に言うと エネルギーを物に変えられるのでしょうか？

Yes, but only when it comes together

できるんです でも物質は必ずその双子である

with its twin, antimatter.

反物質と一緒にペアになって現れます

And there's something pretty mysterious about antimatter:

ところが不思議なことに 反物質は

there's way less of it out there than there should be.

宇宙に あるべき量より ずっと少ない量しかない様なのです

Let's start with the most famous physics formula ever:

皆に一番良く知られている この公式から始めましょう

E equals m c squared.

E=mc²

It basically says that mass is concentrated energy,

この公式が意味するのは 質量とはエネルギーの凝縮されたものであり

and mass and energy are exchangeable,

質量とエネルギーは 変換可能だということです

like two currencies with a huge exchange rate.

2つの通貨の様に でも交換レートは莫大です

90 trillion Joules of energy

90兆ジュールのエネルギーが

are equivalent to 1 gram of mass.

1グラムの質量にあたります

But how do I actually transform energy into matter?

でも 実際どうやって エネルギーを物質に変えるのでしょう

The magic word is <i>energy density</i>.

この秘密は 「エネルギー密度」にあります

If you concentrate a huge amount

膨大なエネルギーを

of energy in a tiny space,

ごく小さな場所に集中させると

new particles will come into existence.

新しい粒子が生まれます

If we look closer,

よく観察すると

we see that these particles always come in pairs,

これらの粒子は 常にペアで出現することがわかります

like twins.

双子の様なものです

That's because particles always have a counterpart,

すべての粒子には必ず 相棒がいる

an antiparticle,

これが反粒子です

and these are always produced

両方が全く同じ量作られる

in exactly equal amounts: 50/50.

だから割合は半々なのです

This might sound like science fiction,

まるでSFの世界のことのようですが

but it's the daily life of particle accelerators.

粒子加速器では 毎日これをやっています

In the collisions between two protons

CERNの大型ハドロン衝突型加速器で

at CERN's Large Hadron Collider,

陽子同士を衝突させると

billions of particles and antiparticles

毎秒あたり何十億という粒子と反粒子が

are produced every second.

生成されます

Consider, for example, the electron.

電子を考えてみてください

It has a very small mass and negative electric charge.

電子にはごく小さな質量があり 負の電荷を持っています

It's antiparticle, the positron,

電子の反粒子である陽電子は

has exactly the same mass,

全く同じ質量ですが

but a positive electric charge.

正の電荷を持っています

But, apart from the opposite charges,

しかし電荷の正負を考えなければ

both particles are identical and perfectly stable.

2つの粒子は同一で とても安定しています

And the same is true for their heavy cousins,

少し重たい親戚の

the proton and the antiproton.

陽子と反陽子でも同じです

Therefore, scientists are convinced

ですから科学者は

that a world made of antimatter

反粒子でできた世界は

would look, feel, and smell just like our world.

私たちの世界と 見た目も、感じも、匂いも そっくりだと信じています

In this antiworld,

この反世界には

we may find antiwater,

水や金の反物質である

antigold,

反水や反金

and, for example,

それに 反ビー玉も あるかもしれません

an antimarble.

それに 反ビー玉も あるかもしれません

Now imagine that a marble and an antimarble

普通のビー玉と反ビー玉を 近くに持ってくると

are brought together.

どうなるでしょう

These two apparently solid objects

この2つの固体は

would completely disappear

完全に消え

into a big flash of energy,

かわりに 原子爆弾並みの

equivalent to an atomic bomb.

ものすごいエネルギーが生まれます

Because combining matter and antimatter

物質と反物質を一緒にすると

would create so much energy,

膨大なエネルギーが得られるため

science fiction is full of ideas

SFの世界では反物質にあるエネルギーを

about harnessing the energy stored in antimatter,

取り出して使うアイデアが 良く使われます

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

スタートレックの宇宙船が この良い例です

After all, the energy content of antimatter

実際 反物資に秘められたエネルギーは

is a billion times higher than conventional fuel.

普通の燃料の何億倍にもなるのです

The energy of one gram of antimatter would be enough

1グラムの反物質があれば

for driving a car 1,000 times around the Earth,

車で地球の周りを1000回まわったり

or to bring the space shuttle into orbit.

スペースシャトルを打ち上げ 軌道にのせることも可能です

So why don't we use antimatter for energy production?

ではなぜこの反物質を エネルギー生産に使わないのでしょうか？

Well, antimatter isn't just sitting around,

実は 反物質はそこら辺に 転がっているものではないので

ready for us to harvest.

集めたりできません

We have to make antimatter

燃料として使う前に

before we can combust antimatter,

作らなければいけません

and it takes a billion times more energy

でも反物質を作るには 燃料として使って得られる

to make antimatter

でも反物質を作るには 燃料として使って得られる

than you get back.

何十億倍ものエネルギーが必要なのです

But, what if there was some antimatter in outer space

でも 宇宙のどこかに 反物質がたくさんあって

and we could dig it out one day

反惑星からそれを採掘して

from an antiplanet somewhere.

使えるかもしれません

A few decades ago, many scientists believed

実際 数十年前までは

that this could actually be possible.

科学者たちも これが可能だと信じていました

Today, observations have shown

でも 今日は 観測の結果から

that there is no significant amount of antimatter

見渡す限りのこの宇宙にはどこにも

anywhere in the visible universe,

利用できるほどの 反物質はないとわかっています

which is weird because, like we said before,

ちょっと変ですね 冒頭でお話したように

there should be just as much antimatter

宇宙に存在する反物質の量と

as there is matter in the universe.

物質の量は同じなはずです

Since antiparticles and particles

反粒子と粒子の数は

should exist in equal numbers,

同じであるはずだからです

this missing antimatter?

なぜ反物質が見つからないのか

Now that is a real mystery.

これは本当に不思議です

To understand what might be happening,

何が起こっているのかを探るには

we must go back to the Big Bang.

ビッグバンの瞬間に戻る必要があります

In the instant the universe was created,

この宇宙がうまれた瞬間

a huge amount of energy was transformed into mass,

ものすごい量のエネルギーが 質量にかわりました

and our initial universe contained

ごく初期の宇宙には

equal amounts of matter and antimatter.

同じ量の物質と反物質が 存在していました

But just a second later,

でもその直後

most matter and all of the antimatter

物質と反物質はお互いを打ち消しあって

had destroyed one another,

物質と反物質はお互いを打ち消しあって

producing an enormous amount of radiation

その過程で莫大な量のエネルギーを放出しました

that can still be observed today.

これはマイクロ波として 今日でも観測可能です

Just about 100 millionths

最初にあった物質の １億分の１くらいが残りましたが

of the original amount of matter stuck around

最初にあった物質の １億分の１くらいが残りましたが

and no antimatter whatsoever.

反物質は全く残りませんでした

"Now, wait!" you might say,

「ちょっと待って」と思いますよね

"Why did all the antimatter disappear

「なぜ 反物質はなくなって

and only matter was left?"

物質だけが残ったのか」って

It seems that we were somehow lucky

どうも 私たちは運がよかったようです

that a tiny asymmetry exists

物質と反物質の間にわずかな非対称性が

between matter and antimatter.

あるようなのです

Otherwise, there would be no particles at all

でもなければ 粒子は宇宙に存在せず

anywhere in the universe

でもなければ 粒子は宇宙に存在せず

and also no human beings.

もちろん人間も存在しないはずです

But what causes this asymmetry?

では何が この非対称性を起こしたのか？

Experiments at CERN are trying to find out the reason

CERNではこの様な問題に対する 答えを探しています

why something exists

なぜ この宇宙が空っぽではないのか？

and why we don't live in a universe

なぜ 私たちの住む宇宙に

filled with radiation only?

電磁波以外のものが存在するのか？

But, so far, we just don't know the answer.

まだ答えは見つかっていません