if the world were a little bit different?

世界が少しでも違っていたら？

How your life would be different

あなたの人生はどのように変わっていただろうか

if you were born 5,000 years from now

もしあなたが五千年後に生まれたとしたら

instead of today?

今日の代わりに？

How history would be different

歴史がどのように変わるのか

if the continents were at different latitudes

緯度が違えば

or how life in the Solar system would have developed

太陽系の生命がどのように発展してきたのか

if the Sun were 10 percent larger.

太陽が10パーセント大きかったら

Well, playing with these kinds of possibilities

まあ、この手の可能性で遊んでいると

is what I get to do for a living

これが私の仕事だ

but with the entire universe.

しかし、宇宙全体と一緒に。

I make model universes in a computer.

コンピュータでモデルユニバースを作っています。

Digital universes that have different starting points

スタート地点が異なるデジタルユニバース

and are made of different amounts of different kinds of material.

と、量の異なるものを使用しています。

And then I compare these universes to our own

そして、私たちの宇宙と比較してみます。

to see what it is made of and how it evolved.

を見て、何でできているのか、どのように進化したのかを見てみましょう。

This process of testing models with measurements of the sky

このプロセスでは、空の測定値を用いてモデルをテストします。

has taught us a huge amount about our universe so far.

これまでに、私たちの宇宙について膨大なことを教えてくれました。

One of the strangest things we have learned

私たちが学んだ中で最も奇妙なことの一つは

is that most of the material in the universe

は、宇宙の物質のほとんどが

is made of something entirely different than you and me.

は、あなたと私とは全く別のものでできています。

But without it,

でも、それがなければ

the universe as we know it wouldn't exist.

私たちが知っているような宇宙は存在しないでしょう。

Everything we can see with telescopes

望遠鏡で見ることができるすべてのもの

makes up just about 15 percent of the total mass in the universe.

宇宙の全質量の約15％を占めています。

Everything else, 85 percent of it,

それ以外は85％だ

doesn't emit or absorb light.

は光を発したり吸収したりしません。

We can't see it with our eyes,

目で見ることはできません。

we can't detect it with radio waves

電波では検出できない

or microwaves or any other kind of light.

または電子レンジなどの光を使ったもの。

But we know it is there

しかし、私たちはそれがそこにあることを知っています

because of its influence on what we can see.

見えるものに影響を与えるからだ。

It's a little bit like,

って感じですね。

if you wanted to map the surface of our planet

もしあなたが地球の表面を地図にしたければ

and everything on it

その上に

using this picture of the Earth from space at night.

夜の宇宙からの地球の写真を使って

You get some clues from where the light is,

光がどこにあるかからヒントを得る。

but there's a lot that you can't see,

でも、見えないことがたくさんあります。

everything from people to mountain ranges.

人から山並みまで、あらゆるものを

And you have to infer what is there from these limited clues.

そして、これらの限られた手がかりから、そこに何があるかを推測する必要があります。

We call this unseen stuff "dark matter."

目に見えないものを "ダークマター "と呼んでいる

Now, a lot of people have heard of dark matter,

さて、多くの人がダークマターという言葉を聞いたことがあると思います。

but even if you have heard of it,

が、聞いたことがある人でも

it probably seems abstract,

抽象的に見えるかもしれません。

far away, probably even irrelevant.

遥か彼方、おそらく無関係ですらある。

Well, the interesting thing is,

まあ、面白いのは

dark matter is all around us

暗黒物質は身の回りにある

and probably right here.

そしておそらくここに

In fact, dark matter particles

実際には、ダークマター粒子

are probably going through your body right now

が今、あなたの体の中を駆け巡っているのではないでしょうか。

as you sit in this room.

この部屋に座っている間に

Because we are on Earth

私たちは地球上にいるから

and Earth is spinning around the Sun,

と地球は太陽の周りを回っています。

and the Sun is hurtling through our galaxy

太陽は銀河系の中を疾走している

at about half a million miles per hour.

時速約50万マイルで

But dark matter doesn't bump into us,

しかし、ダークマターは私たちにはぶつからない。

it just goes right through us.

それは私たちを通り抜けてしまう

So how do we figure out more about this?

では、どうやってもっと詳しく知ることができるのでしょうか？

What is it,

それは何ですか？

and what does it have to do with our existence?

そして、それは私たちの存在と何の関係があるのでしょうか？

Well, in order to figure out how we came to be,

私たちがどうやって生まれたのかを知るためには

we first need to understand how our galaxy came to be.

まず、我々の銀河がどのようにして生まれたかを 理解する必要があります。

This is a picture of our galaxy, the Milky Way, today.

これは、今日の銀河系、天の川の写真です。

What did it look like 10 billion years in the past

過去の100億年は何に見えたのか

or what would it look like 10 billion years in the future?

とか、100億年後の未来はどうなっているんだろう？

What about the stories

物語の内容はどうでしょうか。

of the hundreds of millions of other galaxies

幾億の銀河のうち

that we've already mapped out with large surveys of the sky?

私たちはすでに大規模な空の調査で地図を作成したことがありますか？

How would their histories be different

彼らの歴史はどのように異なるだろうか

if the universe was made of something else

宇宙が成り立っているとしたら

or if there was more or less matter in it?

それとも物質が多かれ少なかれ入っていたのか？

So the interesting thing about these model universes

それで、これらのモデルユニバースの面白いところは

is that they allow us to test these possibilities.

は、これらの可能性を試すことができるということです。

Let's go back to the first moment of the universe --

宇宙の最初の瞬間に戻りましょう。

just a fraction of a second after the big bang.

ビッグバンのほんの一瞬のことです

In this first moment,

この最初の瞬間に

there was no matter at all.

何の問題もありませんでした。

The universe was expanding very fast.

宇宙は非常に急速に膨張していた。

And quantum mechanics tells us

そして、量子力学が教えてくれるのは

that matter is being created and destroyed

生滅

all the time, in every moment.

いつでも、いつでも、どんな時でも。

At this time, the universe was expanding so fast

この頃、宇宙は急速に膨張していました。

that the matter that got created couldn't get destroyed.

創造された物質が破壊されないようにすることはできませんでした。

And thus we think that all of the matter was created during this time.

このようにして、この間にすべての物質が作られたと考えられています。

Both the dark matter

ダークマターと

and the regular matter that makes up you and me.

と、あなたと私を構成する規則的な事柄。

Now, let's go a little bit further

さて、もう少し先の話になりますが

to a time after the matter was created,

を、物質が作られた後の時間に

after protons and neutrons formed,

陽子と中性子ができてから

after hydrogen formed,

水素が形成された後

about 400,000 years after the big bang.

ビッグバンの約40万年後に

The universe was hot and dense and really smooth

宇宙は熱くて濃くて本当に滑らかだった

but not perfectly smooth.

しかし、完全に滑らかではありません。

This image, taken with a space telescope called the Planck satellite,

この画像は、プランク衛星と呼ばれる宇宙望遠鏡で撮影されたものです。

shows us the temperature of the universe

宇宙の温度を教えてくれる

in all directions.

四方八方に

And what we see

そして、私たちが見ているものは

is that there were places that were a little bit hotter

があったということです。

and denser than others.

と他の人よりも密度が高い。

The spots in this image

この画像のスポット

represent places where there was more or less mass in the early universe.

初期の宇宙で質量が多かれ少なかれあった場所を表しています。

Those spots got big because of gravity.

重力のせいで大きくなった

The universe was expanding and getting less dense overall

宇宙は膨張しており、全体的に密度が低くなっている。

over the last 13.8 billion years.

過去138億年の間に

But gravity worked hard in those spots

しかし、その場所では重力が働きました。

where there was a little bit more mass

瘤があったところ

and pulled more and more mass into those regions.

と、より多くの質量をそれらの地域に引っ張ってきました。

Now, all of this is a little hard to imagine,

さて、どれもこれもちょっと想像しづらいですが

so let me just show you what I am talking about.

だから、私が言っていることをお見せしましょう。

Those computer models I mentioned allow us to test these ideas,

私が挙げたコンピュータモデルは、これらのアイデアをテストすることを可能にしています。

so let's take a look at one of them.

では、そのうちの一つを見てみましょう。

This movie, made by my research group,

私の研究グループが作ったこの映画。

shows us what happened to the universe after its earliest moments.

は、宇宙の最も初期の瞬間の後に何が起こったかを教えてくれます。

You see the universe started out pretty smooth,

宇宙の始まりはとてもスムーズだった

but there were some regions

が、一部の地域では

where there was a little bit more material.

もう少し材料があったところで

Gravity turned on and brought more and more mass

重力がオンになり、より多くの質量をもたらした

into those spots that started out with a little bit extra.

最初は少し余っていたスポットに

Over time,

時間をかけて

you get enough stuff in one place

いっしょにしても足りないものはない

that the hydrogen gas,

その水素ガス。

which was initially well mixed with the dark matter,

最初は暗黒物質とよく混ざっていました。

starts to separate from it,

が分離し始める。

cool down, form stars,

冷静になって星を形成する

and you get a small galaxy.

と、小さな銀河を手に入れる。

Over time, over billions and billions of years,

時間をかけて、何十億年、何十億年もかけて。

those small galaxies crash into each other

小銀河がぶつかり合う

and merge and grow to become larger galaxies,

と合体して成長し、より大きな銀河になります。

like our own galaxy, the Milky Way.

私たちの銀河系、天の川のように。

Now, what happens if you don't have dark matter?

さて、もし暗黒物質を持っていなかったらどうなるでしょうか？

If you don't have dark matter,

ダークマターがなければ

those spots never get clumpy enough.

そこら辺のスポットは、決して十分にごちゃごちゃしていません。

It turns out, you need at least a million times the mass of the Sun

太陽の質量の100万倍以上の質量が必要だと判明した

in one dense region,

1つの密集した領域に

before you can start forming stars.

星の形成を始める前に

And without dark matter,

ダークマターなしで

you never get enough stuff in one place.

一箇所では物足りない

So here, we're looking at two universes, side by side.

ここでは2つの宇宙が並んでいる

In one of them you can see

その中には

that things get clumpy quickly.

物事がすぐにごちゃごちゃになってしまうことを

In that universe,

その宇宙では

it's really easy to form galaxies.

銀河を形成するのは本当に簡単です。

In the other universe,

あの世では

the things that start out like small clumps,

小さな塊のように始まるもの。

they just stay really small.

彼らは本当に小さいままだ

Not very much happens.

あまり起こりません。

In that universe, you wouldn't get our galaxy.

その宇宙では、あなたは私たちの銀河系を手に入れることはできません。

Or any other galaxy.

他の銀河系でも

You wouldn't get the Milky Way,

天の川を手に入れることはできないでしょう。

you wouldn't get the Sun,

you wouldn't get the Sun.

you wouldn't get us.

あなたは私たちを得ることはありません。

We just couldn't exist in that universe.

その宇宙には存在できなかったのです。

OK, so this crazy stuff, dark matter,

この狂ったようなものは ダークマターだ

it's most of the mass in the universe,

宇宙の質量の大部分を占めています。

it's going through us right now, we wouldn't be here without it.

それがなければ、今の私たちはここにはいないでしょう。

What is it?

それは何ですか？

Well, we have no idea.

まあ、見当もつきません。

But we have a lot of educated guesses,

(笑)

and a lot of ideas for how to find out more.

でも教育された推しが多いんですよね。

So, most physicists think that dark matter is a particle,

と、その詳細を知るためのアイデアがたくさんあります。

similar in many ways to the subatomic particles that we know of,

だから、ほとんどの物理学者は、暗黒物質は粒子だと考えている。

like protons and neutrons and electrons.

私たちが知っている素粒子に多くの点で似ています。

Whatever it is,

陽子や中性子や電子のように

it behaves very similarly with respect to gravity.

それが何であれ

But it doesn't emit or absorb light,

それは重力に対して非常に似た挙動をします。

and it goes right through normal matter,

しかし、光を出したり吸収したりすることはありません。

as if it wasn't even there.

そして、それは通常の物質を通り抜けます。

We'd like to know what particle it is.

まるでなかったかのように

For example, how heavy is it?

それが何の粒子なのか知りたい。

Or, does anything at all happen if it interacts with normal matter?

例えば、どのくらいの重さなのか？

Physicists have lots of great ideas for what it could be,

というか、普通の物質と相互作用しても何も起こらないのかな？

they're very creative.

物理学者は、それが何になるかについて、たくさんの素晴らしいアイデアを持っています。

But it's really hard,

彼らはとてもクリエイティブです。

because those ideas span a huge range.

しかし、それは本当に難しいです。

It could be as small as the smallest subatomic particles,

なぜなら、それらのアイデアは非常に広範囲にわたっているからです。

or it could be as large as the mass of 100 Suns.

小さな素粒子のように小さくなるかもしれません。

So, how do we figure out what it is?

あるいは、100個の太陽の質量と同じくらいの大きさになるかもしれません。

Well, physicists and astronomers

では、どうやってそれが何なのかを把握するのか？

have a lot of ways to look for dark matter.

まあ、物理学者や天文学者は

One of the things we're doing is building sensitive detectors

暗黒物質を探す方法はたくさんあります。

in deep underground mines,

私たちがやっていることの一つは、感度の高い検出器を作ることです。

waiting for the possibility

地下深くの鉱山で

that a dark matter particle, which goes through us and the Earth,

可能性待ち

would hit a denser material

その暗黒物質の粒子は、私たちと地球を通過します。

and leave behind some trace of its passage.

緻密な材料に当たる

We're looking for dark matter in the sky,

と、その通過の痕跡を残しています。

for the possibility that dark matter particles

私たちは空の暗黒物質を探しています。

would crash into each other

ダークマター粒子が

and create high-energy light that we could see

ぶつかり合う

with special gamma-ray telescopes.

そして、私たちが見ることができた高エネルギーの光を作成します。

We're even trying to make dark matter here on Earth,

特殊なガンマ線望遠鏡で

by smashing particles together and looking for what happens,

地球上で暗黒物質を作ろうとしています。

using the Large Hadron Collider in Switzerland.

粒子を一緒に粉砕して、何が起こるかを探します。

Now, so far,

スイスの大型ハドロン衝突型加速器を用いて

all of these experiments have taught us a lot

さて、ここまで。

about what dark matter isn't

この実験はすべてのことを教えてくれた

but not yet what it is.

ダークマターが何でないかについて

There were really good ideas that dark matter could have been,

(笑)

that these experiments would have seen.

しかし、それが何であるかはまだわからない。

And they didn't see them yet,

ダークマターは本当にいいアイデアがあった。

so we have to keep looking and thinking harder.

これらの実験で見たであろう

Now, another way to get a clue to what dark matter is

そして、彼らはまだ彼らを見ていませんでした。

is to study galaxies.

だから、もっと見て、もっと考えないといけない。

We already talked about

さて、暗黒物質とは何かの手がかりを得るためのもう一つの方法は

how our galaxy and many other galaxies wouldn't even be here

は銀河を研究することです。

without dark matter.

すでに話したことがあります。

Those models also make predictions

如何に我々の銀河や他の多くの銀河がここにいないであろうか

for many other things about galaxies:

ダークマターなしで

How they're distributed in the universe,

これらのモデルはまた、予測を行います。

how they move,

銀河についての他の多くのことについては

how they evolve over time.

宇宙にどのように分布しているのか。

And we can test those predictions with observations of the sky.

どのように動くのか。

So let me just give you two examples

時間をかけてどのように進化していくのか。

of these kinds of measurements we can make with galaxies.

そして、その予測を空の観測で検証することができます。

The first is that we can make maps of the universe with galaxies.

では、2つの例を挙げてみましょう。

I am part of a survey called the Dark Energy Survey,

このような測定を銀河で行うことができます。

which has made the largest map of the universe so far.

1つ目は、銀河を使って宇宙の地図を作ることができるということです。

We measured the positions and shapes of 100 million galaxies

私は「暗黒エネルギー調査」という調査に参加しています。

over one-eighth of the sky.

これまでで最大の宇宙地図を作ってきた

And this map is showing us all the matter in this region of the sky,

億個の銀河の位置と形を測定した

which is inferred by the light distorted from these 100 million galaxies.

空の8分の1以上

The light distorted from all of the matter

そして、この地図は、この空の領域にある全ての物質を示しています。

that was between those galaxies and us.

これは、これらの1億個の銀河から歪んだ光によって推論されています。

The gravity of the matter is strong enough to bend the path of light.

全ての物質から歪んだ光

And it gives us this image.

それは銀河と私たちの間にあったのです

So these kinds of maps

物質の重力は光の通り道を曲げるほど強い。

can tell us about how much dark matter there is,

そして、このようなイメージを与えてくれます。

they also tell us where it is

だから、これらの種類の地図

and how it changes over time.

暗黒物質がどれだけあるかを教えてくれます。

So we're trying to learn about what the universe is made of

どこにあるかも教えてくれる

on the very largest scales.

と、それが時間の経過とともにどのように変化するのかを知ることができます。

It turns out that the tiniest galaxies in the universe

私たちは、宇宙が何でできているのかを学ぼうとしています。

provide some of the best clues.

非常に大きなスケールで。

So why is that?

宇宙で最も小さな銀河であることが判明した

Here are two example simulated universes

最高のヒントを提供してくれます。

with two different kinds of dark matter.

では、なぜそうなるのか？

Both of these pictures are showing you a region

ここでは、2つのシミュレーションされた宇宙の例を示します。

around a galaxy like the Milky Way.

2種類の暗黒物質を使って