The basics of the Higgs boson - Dave Barney and Steve Goldfarb

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Masako Kigami

So two guys walk into a bar.

２人の男がバーに入ってきた

Really?

No, seriously.

人間じゃあ…

うん でもまじめだよ

Two guys walk into a bar,

２人の男がバーに入ってきた

an ice cream bar:

ここはアイスクリーム・バー

Dave, a physicist working on the Large Hadron Collider at CERN,

デーブは欧州にある素粒子物理学研究施設 CERN(欧州原子核研究機構)の

the European laboratory for particle physics,

LHC(大型ハドロン衝突型加速器)で 働く物理学者

and Steve, a blues singer.

そしてスティーブはブルース歌手

"Dave, how's it going?"

「デイブ ごきげんよう」

"Steve, good to see you!"

「スティーブ また会えたね」

"Two scoops of chocolate almond for me."

「僕は チョコレート・アーモンドを ２スクープ」

"Vanilla shake."

「バニラ・シェークを」

"Hey, I just saw something about the LHC on TV.

「ついこの前 テレビで LHCについて見たよ

You guys found bozo in your detector?"

検知器でボゾ(やぼなやつ）を 見つけたんだって？」

"Well, not exactly.

「うーん 違うね

We found a boson,

ボゾンを見つけたんだ

probably the Higgs boson."

おそらく ヒッグス粒子だよ」

"What's that?"

「何だい それは？」

"It's a particle."

「粒子だよ」

"Don't you find particles all the time?"

「君は いつも粒子を見つけているよね？」

"Yes, but this one means

「まあ そうだけど 今度の発見は

that the Higgs field might really exist."

ヒッグス場(フィールド)の存在を 証明するかもしれないんだ」

"Field? What field?"

「畑(フィールド)？ 何の畑だい？」

"The Higgs field.

「ヒッグス場の名は

It's named after Peter Higgs,

ピーター・ヒッグスからとったものだ

although many others contributed to the idea.

他にも貢献者は多くいるけどね

It isn't a field, like where you grow corn,

畑といっても トウモロコシ畑なんかとは違うよ

but a hypothetical, invisible kind of force field

見ることができない 仮想の力の場のことで

that pervades the whole universe."

宇宙のどこにでも存在しているんだ」

"Hmmmm, okay.

「うーん じゃあ

If it pervades the whole universe,

全宇宙に広がっているんなら

how come I've never seen it?

なぜ見ることができないんだ？

That's a bit strange."

ちょっと奇妙じゃないか？」

"Well, actually, it's not that strange.

「それほど変でもないんだ

Think of the air around us.

周りにある空気のことを考えてごらん

We can't see it or smell it.

見えないし 匂いもしないね

Well, perhaps in some places we can.

まあ 場所によっては そうでもないかもしれないが

But we can detect its presence with sophisticated equipment,

でも 僕たちの体の様に 洗練された装置を使えば

like our own bodies.

その存在を検知することは出来るよ

So the fact that we can't see something

見ることができないという事実は

just makes it a bit harder to determine

本当に存在しているかどうかの決定を

whether its really there or not."

やや難しくしているけどね」

"Alright, go on."

「なるほど 話を続けて」

"So, we believe this Higgs field is all around us,

「我々は ヒッグス場が我々の周囲を 取り巻いていると信じているよ

everywhere in the universe.

宇宙のどこにでも存在するんだ

And what it does is rather special -

とくに ヒッグス場が特別なのは

it gives mass to elementary particles."

素粒子に質量を与えるからなんだ」

"What's an elementary particle?"

「素粒子って何だい？」

"An elementary particle is what we call

「素粒子とは

particles that have no structure,

その内部構造が無いもののことで

they can't be divided,

それ以上 分割することができず

they're the basic building blocks of the universe."

宇宙の基本的な構成物のことだよ」

"I thought those were atoms."

「それって原子のことだと思ってた」

"Well, atoms are actually made of smaller components,

「原子は実際のところ もっと小さいものからできているんだ

protons, neutrons, and electrons.

陽子、中性子と電子だよ

While electrons are fundamental particles,

電子は基本粒子だけれど

neutrons and protons are not.

中性子や陽子は違う

They are made up of other fundamental particles called quarks."

これらはクオークという 基本粒子からできているんだ」

"Sounds like Russian dolls.

「まるでロシア人形のようだね

Does it ever end?"

終わりはあるのかい？」

"Actually, we don't really know.

「本当のところは分かっていないよ

But our current understanding

我々が今持ち合わせている理論は

is called the Standard Model.

『標準模型』と呼ばれていて

In it, there are two types of fundamental particles:

それによると 基本粒子は ２つのタイプに大別されるんだ

the fermions, that make up matter,

物質を構成するフェルミオンと

and the bosons, that carry forces.

力を伝えるボゾンだ

We often order these particles

これらの粒子を順に並べるのに

according to their properties, such as mass.

質量といった粒子の性質を 使うことが多いね

We can measure the masses of the particles,

粒子の質量を測定することはできても

but we never really knew where this mass came from

その質量の起源や なぜ質量がなければならないのか

or why they have the masses they do."

これまで 本当のところは さっぱり分からなかったんだ」

"So how does this Higgs field thing explain mass?"

「ヒッグス場ってやつが どうやって質量を説明するんだい？」

"Well, when a particle passes through the Higgs field,

「粒子がヒッグス場を通過するとき

it interacts and gets mass.

相互作用を起こし 質量を獲得するんだ

The more it interacts, the more mass it has."

相互作用が大きいほど 質量は大きいというわけだ」

"OK, I kind of get that, but is it really that important?

「なるほど 分かった気がするよ でも それって重要なこと？

I mean, what if there were no Higgs field?"

ヒッグス場がなかったら どうなるかってことだよ」

"If there were no Higgs field,

「ヒッグス場がなかったら

the world wouldn't exist at all.

世界なんて存在しないも同様なんだ

There would be no stars, no planets, no air, no anything,

星も惑星も 空気だって 何も存在しなくなるんだからね

not even that spoon or the ice cream you're eating."

そのスプーンや 君が食べている アイスクリームもそうだ」

"Oh, that would be bad.

「それは 大変だ

Okay, but where does this Higgs boson fit into things?"

でも ヒッグス粒子は どう関わっているんだい？」

"Alright, now, you see the cherry in my shake?"

「僕のシェイクに入っている サクランボを見てごらん」

"Can I have it?"

「僕にくれる？」

"No, not yet. We have to use it as an analogy first."

「まだだめだ まずは 例えとして使うからね」

"Oh, right, the cherry's the Higgs boson."

「なるほど　サクランボが ヒッグス粒子なんだね」

"No, not quite.

「いや 違う

The cherry is a particle moving through the Higgs field, the shake.

サクランボは粒子で シェイク つまりヒッグス場の中を動く

The shake gives the cherry its mass."

シェイクがサクランボに 質量を与えるんだ」

"I get it. Okay, so the molecules of the shake are the Higgs bosons!"

「分かった　シェイクの分子が ヒッグス粒子なんだ！」

"Well, you're getting closer.

「正解に近づいてきたね

It takes an excitation of the Higgs field

ヒッグス粒子を生成するには

to produce the Higgs boson.

ヒッグス場を励起させればいい

So, for example, if I were to add energy

例えば エネルギーを与える―

by, say, dropping this cherry in the shake,"

つまり シェイクにサクランボを 落としてみるといったことだよ」

"Ah, then the drops that spill on the bar

「カウンターにこぼれたものが

are the Higgs bosons."

ヒッグス粒子ということだね」

"Almost! The splash itself is the Higgs boson."

「ほとんど正解だ しぶきそのものがヒッグス粒子なんだ」

"Are you serious?"

「そうなのかい？」

"Well, that's what quantum mechanics teaches us.

「それが量子力学が 説明していることで

In fact, all particles are excitations of fields."

実際のところ 全ての粒子は 何らかの場の励起状態なんだよ」

"Okay, right. Well, I kind of see why you like particle physics,

「なるほど なんで君が素粒子物理学を 好むのか分かる気がするよ

it's quite cool,

とってもすごいんだね

strange, but cool."

奇妙だけど素晴らしい」

"Yeah, you could call it a bit strange,

「ちょっとヘン といってもいいね

it's not like everyday life.

日常の世界とは異なるからね

The Higgs boson is an excitation of the Higgs field.

ヒッグス粒子はヒッグス場の 励起状態なので

By finding the Higgs boson,

ヒッグス粒子を探し出すことで

we know that the Higgs field exists."

ヒッグス場が存在すると分かるんだ」

"Right. So now you found it,

「そして 君達はそれを探し出したんだ

we know this Higgs field exists.

ヒッグス場があることが分かったんだね

You must be done.

君たちはやり遂げたんだね

Is there anything left of particle physics?"

素粒子物理学には まだやることがあるのかい？」

"Actually, we've just begun.

「実際のところは まだ 始まったばかりだよ

It's a bit like, you know, when Columbus thought

例えてみると コロンブスが

he had found a new route to India.

インドへの新航路を発見したと 思ったようなことだ

He'd, indeed, found something new,

でも 彼が発見したものは

but not quite what he was expecting.

彼が期待していたものとは 全く違うものだった

So, first, we need to make sure that the boson we found

まずは 我々が発見したボゾンが 本物のヒッグス粒子であることを

is actually the Higgs boson.

証明しなければならないんだ

It seems to fit, but we need to measure

ヒッグス粒子として 相応しいようだけれど

its properties to be sure."

確認のため その性質を 測定しなければならないんだ」

"How'd you do that?"

「どうやって？」

"Take a lot more data.

「もっと多くのデータを集めるんだ

This new boson lives for only a very short time

新たに生成されたボゾンは ほどなく

before it breaks down or decays

より軽く安定した粒子に

into lighter, more stable particles.

分裂ないし崩壊するんだ

By measuring these particles,

これらの粒子を測定することで

you learn about the properties of the boson."

ボゾンの性質が分かるんだ」

"And what exactly are you looking for?"

「具体的には何を測定しているの？」

"Well, the Standard Model predicts how often

「標準モデルは

and in what ways the Higgs boson would decay

ヒッグス粒子が 様々なより軽い粒子に

to the various, lighter particles.

崩壊する頻度や仕方を 予測しているんだ

So we want to see if the particle we have found

我々が発見した粒子が

is the one predicted by the Standard Model

標準モデルの予測に合致してるのか

or if it fits into other possible theoretical models."

もしくは 可能性のある別のモデルに 合うのか見てみるんだ」

"And if it fits a different model?"

「もし違うモデルに合致するのなら？」

"That would be even more exciting!

「それはもっと エキサイティングだろうね！

In fact, that's how science advances.

そうやって科学は進歩するんだ

We replace old models with new ones

観測結果をより良く説明できるのなら

if they better explain our observations."

新しいモデルが古いモデルを 書き換えていくんだね」

"Right, so it seems like finding this Higgs boson

「ヒッグス粒子の発見といったことは

gives a direction for exploration,

探求の方向を決定付けていくんだね

a bit like that Columbus guy heading west."

コロンブスが西へと 向かっていくようなものだね」

"Exactly! And this is really just the beginning."

「その通り！ まさに始まりに過ぎないってことだよ」