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So last year, on the Fourth of July,
去年の7月4日は
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experiments at the Large Hadron Collider
「大型ハドロン衝突加速器(LHC)」 の実験で
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discovered the Higgs boson.
ヒッグス粒子が発見された 歴史的な日でした
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It was a historical day.
ヒッグス粒子が発見された 歴史的な日でした
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There's no doubt that from now on,
今後は間違いなく
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the Fourth of July will be remembered
7月4日は 米国独立記念日としてでなく
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not as the day of the Declaration of Independence,
ヒッグス粒子発見の日として —
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but as the day of the discovery of the Higgs boson.
少なくとも CERN ( 欧州原子核研究機構) では —
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Well, at least, here at CERN.
そう記憶されるでしょう
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But for me, the biggest surprise of that day
しかし その日に私が最も驚いたのは
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was that there was no big surprise.
意外な結果が 発表されなかったことです
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In the eye of a theoretical physicist,
理論物理学者にとって
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the Higgs boson is a clever explanation
ヒッグス粒子の発見で
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of how some elementary particles gain mass,
他の素粒子がどうやって質量を 得たのかがうまく説明できますが
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but it seems a fairly unsatisfactory
それだけでは十分ではなく
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and incomplete solution.
完全な答えだとは思えないのです
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Too many questions are left unanswered.
あまりに多くの 疑問点が残されています
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The Higgs boson does not share the beauty,
ヒッグス粒子は 他の素粒子のように
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the symmetry, the elegance,
美しさ 対称性 優雅さを 持ち合わせていません
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of the rest of the elementary particle world.
美しさ 対称性 優雅さを 持ち合わせていません
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For this reason, the majority of theoretical physicists
この理由で理論物理学者の大半は 今回 発見された —
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believe that the Higgs boson could not
ヒッグス粒子以外に もっと何かがあるはずだと
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be the full story.
確信しています
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We were expecting new particles and new phenomena
ヒッグス粒子に伴う 新しい素粒子や
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accompanying the Higgs boson.
現象を期待していたのです
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Instead, so far, the measurements
しかし現在のところ LHCでの測定値からは
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coming from the LHC show no signs of new particles
新しい素粒子や 予期しない現象の兆候は
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or unexpected phenomena.
検知されていません
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Of course, the verdict is not definitive.
勿論 これで はっきり決まった 訳ではありません
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In 2015, the LHC will almost double
2015年にLHCは
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the energy of the colliding protons,
陽子を現在の2倍近い エネルギーで衝突させ
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and these more powerful collisions
このさらに高エネルギーの衝突で
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will allow us to explore further the particle world,
粒子の世界を もっと探索出来
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and we will certainly learn much more.
もっと色々な事が 解るでしょう
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But for the moment, since we have found
今の所 新しい現象の証拠は
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no evidence for new phenomena, let us suppose
見つかっていないので
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that the particles that we know today,
今見つかっている ヒッグス粒子を含む 素粒子だけが
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including the Higgs boson,
今見つかっている ヒッグス粒子を含む 素粒子だけが
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are the only elementary particles in nature,
自然界に存在する 全ての素粒子だと仮定しましょう
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even at energies much larger
さらに高エネルギーで探索しても
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than what we have explored so far.
これだけだと仮定するわけです
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Let's see where this hypothesis is going to lead us.
その仮定ではどうなるか 考えて見ましょう
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We will find a surprising and intriguing result
宇宙に関して 驚くべき面白い 結果が分かるでしょう
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about our universe, and to explain my point,
これを説明するために
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let me first tell you what the Higgs is about,
まず ヒッグス粒子が どんなものかお話しします
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and to do so, we have to go back
それにはビッグバンの
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to one tenth of a billionth of a second
百億分の1秒後に 戻らなければなりません
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after the Big Bang.
百億分の1秒後に 戻らなければなりません
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And according to the Higgs theory,
ヒッグス理論によると
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at that instant, a dramatic event took place
その瞬間 宇宙では 劇的な事が起きました
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in the universe.
その瞬間 宇宙では 劇的な事が起きました
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Space-time underwent a phase transition.
時空が相転移したのです
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It was something very similar to the phase transition
それは摂氏零下になった時に
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that occurs when water turns into ice
水が氷に変わることに 非常によく似ていますが
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below zero degrees.
水が氷に変わることに 非常によく似ていますが
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But in our case, the phase transition
時空の相転移は
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is not a change in the way the molecules
物質内の分子の並び方が 変化するのとは異なり
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are arranged inside the material,
物質内の分子の並び方が 変化するのとは異なり
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but is about a change
時空を織り成すもの そのものの変化なのです
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of the very fabric of space-time.
時空を織り成すもの そのものの変化なのです
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During this phase transition, empty space
この相転移の間 何もなかった空間は
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became filled with a substance
ヒッグス場と呼ばれるもので 埋め尽くされました
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that we now call Higgs field.
ヒッグス場と呼ばれるもので 埋め尽くされました
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And this substance may seem invisible to us,
これは見えない かもしれませんが
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but it has a physical reality.
明らかに存在し
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It surrounds us all the time,
常に私たちの周りにあります
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just like the air we breathe in this room.
この部屋の空気の様なものです
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And some elementary particles interact
素粒子の中には
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with this substance, gaining energy in the process.
ヒッグス場と相互作用を起こし エネルギーを得るものもあります
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And this intrinsic energy is what we call
この内在するエネルギーこそが
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the mass of a particle,
粒子の「質量」なのです
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and by discovering the Higgs boson, the LHC
ヒッグス粒子の発見により
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has conclusively proved that this substance is real,
LHCはこの場の存在が 正しいと結論を出したのです
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because it is the stuff the Higgs bosons are made of.
ヒッグス粒子を生み出すものだからです
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And this, in a nutshell, is the essence of the Higgs story.
これがヒッグスに関する 簡単な説明です
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But this story is far more interesting than that.
しかし この話は それよりもっと面白いのです
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By studying the Higgs theory,
ヒッグス理論を研究する
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theoretical physicists discovered,
理論物理学者は
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not through an experiment
実験からでなく
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but with the power of mathematics,
数学の力で
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that the Higgs field does not necessarily exist
ヒッグス場は必ずしも 今日 見る様な姿で
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only in the form that we observe today.
存在するとは限らないと 発見したのです
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Just like matter can exist as liquid or solid,
物質が液体や固体の状態で 存在する様に
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so the Higgs field, the substance that fills all space-time,
時空を埋め尽くすヒッグス場も
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could exist in two states.
2種類の状態で 存在するかもしれません
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Besides the known Higgs state,
既知のヒッグスの状態以外の
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there could be a second state in which the Higgs field
もう1つの状態のヒッグス場は
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is billions and billions times denser
現在見られるより何十億倍の そのまた何十億倍もの高密度で
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than what we observe today,
現在見られるより何十億倍の そのまた何十億倍もの高密度で
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and the mere existence of another state
この様なヒッグス場存在そのものが
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of the Higgs field poses a potential problem.
問題であるかもしれません
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This is because, according to the laws
なぜなら量子力学の法則によると
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of quantum mechanics, it is possible
2つの状態を隔てる
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to have transitions between two states,
エネルギー障壁があっても
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even in the presence of an energy barrier
その2つの状態の間に —
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separating the two states,
転移があり得 —
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and the phenomenon is called,
その現象を —
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quite appropriately, quantum tunneling.
とても適切な呼び名ですが 量子トンネル現象と呼びます
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Because of quantum tunneling,
量子トンネル効果で
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I could disappear from this room
私もこの部屋から壁を通り抜け
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and reappear in the next room,
私もこの部屋から壁を通り抜け
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practically penetrating the wall.
隣の部屋に 現れる事があり得はしますが
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But don't expect me to actually perform the trick
今 実際 私がそれをやるのを 期待しないで下さい
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in front of your eyes, because the probability
なぜなら私が壁を通り抜ける
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for me to penetrate the wall is ridiculously small.
その可能性の確率は 驚く程 微々たるもので
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You would have to wait a really long time
起きるのを待っていたら 気の遠くなる程
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before it happens, but believe me,
待たなくてはなりません
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quantum tunneling is a real phenomenon,
とは言っても 量子トンネル効果は 現実の現象です
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and it has been observed in many systems.
あらゆるシステムで見られます
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For instance, the tunnel diode,
例えば トンネルダイオードなどの
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a component used in electronics,
電子機器に使われる部品がそうです
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works thanks to the wonders
量子トンネル効果の
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of quantum tunneling.
驚異の力のお陰です
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But let's go back to the Higgs field.
ヒッグス場にもどります
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If the ultra-dense Higgs state existed,
超高密度のヒッグス場が 存在するなら
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then, because of quantum tunneling,
量子トンネル効果で —
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a bubble of this state could suddenly appear
ある時 宇宙のある場所で この凝縮状態の泡が
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in a certain place of the universe at a certain time,
突然現れる事が あるかもしれません
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and it is analogous to what happens when you boil water.
それは水が 沸騰するのに似ていて
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Bubbles of vapor form inside the water,
水蒸気の泡が水の中に出来
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then they expand, turning liquid into gas.
膨張し液体が気体になるように
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In the same way, a bubble of the ultra-dense Higgs state
量子トンネル効果により 超高密度のヒッグス状態の泡が
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could come into existence because of quantum tunneling.
現れるかもしれません
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The bubble would then expand at the speed of light,
この泡は光速で膨張し
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invading all space, and turning the Higgs field
空間を満たし ヒッグス場を それまでの状態から
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from the familiar state into a new state.
新しい状態へと変えます
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Is this a problem? Yes, it's a big a problem.
これは問題でしょうか? そうです 大きな問題です
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We may not realize it in ordinary life,
普段 生活では 気がつかないでしょうが
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but the intensity of the Higgs field is critical
ヒッグス場の強度は 物質構成に
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for the structure of matter.
決定的に作用します
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If the Higgs field were only a few times more intense,
もしヒッグス場が ほんの数倍強かったなら
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we would see atoms shrinking, neutrons decaying
原子は収縮し
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inside atomic nuclei, nuclei disintegrating,
原子核内で中性子は崩壊し 原子核はバラバラになり
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and hydrogen would be
水素だけが
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the only possible chemical element in the universe.
宇宙の元素となるでしょう
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And the Higgs field, in the ultra-dense Higgs state,
超高密度のヒッグス状態での ヒッグス場は
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is not just a few times more intense than today,
今より数倍の強度だけでなく
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but billions of times,
何十億倍も強いものです
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and if space-time were filled by this Higgs state,
もし時空がこのヒッグス状態で 埋まっているなら
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all atomic matter would collapse.
原子物質は全て 崩壊するでしょう
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No molecular structures would be possible, no life.
どんな分子構造ももちろん 生命などあり得ないでしょう
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So, I wonder, is it possible
それで未来には ヒッグス場が相転移を起こし
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that in the future, the Higgs field
量子トンネル効果の結果
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will undergo a phase transition and,
このように大変な
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through quantum tunneling, will be transformed
超高密度の状態に
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into this nasty, ultra-dense state?
変わる事があり得るか?
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In other words, I ask myself, what is the fate
言い換えると 我われの住む宇宙の
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of the Higgs field in our universe?
ヒッグス場の運命を 疑問に思うわけです
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And the crucial ingredient necessary
この質問の答の
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to answer this question is the Higgs boson mass.
決定的要因は ヒッグス粒子の質量です
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And experiments at the LHC found that the mass
LHCでの実験で ヒッグス粒子の質量は
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of the Higgs boson is about 126 GeV.
約126 GeV だと分りました
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This is tiny when expressed in familiar units,
日常使われている 単位からすると
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because it's equal to something like
10⁻²²グラム位にしか
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10 to the minus 22 grams,
匹敵しない 小さなものですが
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but it is large in particle physics units,
1本のDNAを構成する 総分子の重さと等しいので
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because it is equal to the weight
素粒子物理学の単位では
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of an entire molecule
素粒子物理学の単位では
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of a DNA constituent.
大きなものです
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So armed with this information from the LHC,
LHCからの情報を使い
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together with some colleagues here at CERN,
CERNの仲間と共に
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we computed the probability
私たちの宇宙が
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that our universe could quantum tunnel
超高密度のヒッグス場に
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into the ultra-dense Higgs state,
量子トンネル現象を 起こす確率を計算したら
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and we found a very intriguing result.
面白い結果がでました
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Our calculations showed
計算されたヒッグス粒子の —
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that the measured value of the Higgs boson mass
質量はとても特別なものだと —
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is very special.
分ったのです
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It has just the right value
宇宙を不安定な状態に しておくのに —
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to keep the universe hanging
その質量は丁度の値なのです
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in an unstable situation.
その質量は丁度の値なのです
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The Higgs field is in a wobbly configuration
ヒッグス場は今まで 何とか存在して来た様な —
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that has lasted so far
不安定な状態にありますが —
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but that will eventually collapse.
いつかは崩壊するでしょう
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So according to these calculations,
計算によると 私たちは
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we are like campers
計算によると 私たちは
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who accidentally set their tent
崖の上にテントを張った キャンパーの様なものです
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at the edge of a cliff.
崖の上にテントを張った キャンパーの様なものです
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And eventually, the Higgs field
最後にはヒッグス場は —
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will undergo a phase transition
相転移を起こし —
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and matter will collapse into itself.
物質は自己崩壊するでしょう
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So is this how humanity is going to disappear?
これが人類滅亡のシナリオでしょうか?
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I don't think so.
そうではないと思います
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Our calculation shows that quantum tunneling
計算では ヒッグス場の 量子トンネル現象は
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of the Higgs field is not likely to occur
10¹⁰⁰年内には起らない見込みです
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in the next 10 to the 100 years,
10¹⁰⁰年内には起らない見込みです
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and this is a very long time.
随分先の話です
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It's even longer than
それはイタリアが
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the time it takes for Italy to form a stable government.
安定した政府を築くより ずっと先の話です
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(Laughter)
(笑)
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Even so, we will be long gone by then.
そうだとしても それまでには人類は絶えているでしょう
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In about five billion years,
今から約50億年後には
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our sun will become a red giant,
私たちの太陽は赤色巨星になり
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as large as the Earth's orbit,
地球軌道に迫るほど膨張します
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and our Earth will be kaput,
そうなれば 地球はおしまいです
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and in a thousand billion years,
1兆年後には —
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if dark energy keeps on fueling
暗黒エネルギーが 今の割合で
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space expansion at the present rate,
宇宙の拡張を加速していれば
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you will not even be able to see as far as your toes,
周りのすべてが光速より速く 拡張しているでしょうから
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because everything around you
私たちは自分の足元さえ
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expands at a rate faster than the speed of light.
見ることはできないでしょう
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So it is really unlikely
なので 人類は
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that we will be around to see the Higgs field collapse.
ヒッグス場の崩壊を 見る事はあり得ないでしょう
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But the reason why I am interested
ヒッグス場の転移に
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in the transition of the Higgs field
私が関心を持つ理由は
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is because I want to address the question,
ヒッグス粒子の質量が
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why is the Higgs boson mass so special?
なぜそのような特別な値をしているか と問いかけたいからです
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Why is it just right to keep the universe
なぜその質量の値が宇宙を —
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at the edge of a phase transition?
相転移の瀬戸際の状態に して置くのに丁度なのでしょう
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Theoretical physicists always ask "why" questions.
理論物理学者は常に 「なぜ」という質問を持ちます
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More than how a phenomenon works,
現象がなぜ 起きるかというよりも
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theoretical physicists are always interested in
理論物理学者が関心を持つのは
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why a phenomenon works in the way it works.
現象がなぜ その様に起きるか ということです
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We think that this these "why" questions
この「なぜ」という質問は 自然の根本的原理に関しての —
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can give us clues
この「なぜ」という質問は 自然の根本的原理に関しての —
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about the fundamental principles of nature.
ヒントをもたらしてくれると 理論物理学者は思うからです
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And indeed, a possible answer to my question
実際 私の質問への答えは
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opens up new universes, literally.
文字通り 新しい複数の宇宙へと 導いてくれるでしょう
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It has been speculated that our universe
私たちの宇宙は 泡だった石鹸のような
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is only a bubble in a soapy multiverse
多元宇宙の中の たった1つの宇宙にしかすぎず
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made out of a multitude of bubbles,
その1つ1つの泡は
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and each bubble is a different universe
独自の基本的な物理定数や
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with different fundamental constants
物理の法則があると
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and different physical laws.
憶測されています
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And in this context, you can only talk about
こう考えると ヒッグス粒子の質量といっても
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the probability of finding a certain value of the Higgs mass.
ある特定の値を発見する確率を 語ることしか今出来ません
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Then the key to the mystery
その神秘の鍵は —
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could lie in the statistical properties
多元宇宙の統計的特性に —
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of the multiverse.
あるかもしれません
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It would be something like what happens
それはビーチの砂浜で —
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with sand dunes on a beach.
起きてる事に似ています
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In principle, you could imagine to find sand dunes
原理的にはビーチに あらゆる傾斜角を有する
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of any slope angle in a beach,
砂丘が存在するはずですが
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and yet, the slope angles of sand dunes
しかし 典型的な傾斜角は
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are typically around 30, 35 degrees.
30度から35度です
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And the reason is simple:
その簡単な理由は
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because wind builds up the sand, gravity makes it fall.
風が砂を積み上げ その後 重力で又滑り落ちるからです
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As a result, the vast majority of sand dunes
その結果 砂丘の山の大半は
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have slope angles around the critical value,
崩壊寸前の臨界値に 近い角度の傾斜にあるのです
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near to collapse.
崩壊寸前の臨界値に 近い角度の傾斜にあるのです
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And something similar could happen
多元宇宙のヒッグス粒子にも
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for the Higgs boson mass in the multiverse.
同じ様なことが 起きているかもしれません
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In the majority of bubble universes,
多元宇宙の殆どでは
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the Higgs mass could be