how they interact. These particles have counterparts that are mirror images, or opposite charges,

どのように相互作用しているのかを知ることができます。これらの粒子は、鏡像のような対極にあるもの、つまり反対の電荷を持っています。

or both. But in the '60s, we discovered particles that were flipped- image and charge versions

またはその両方の粒子を発見しました。しかし、60年代には、イメージと電荷を反転させた粒子を発見しました。

of each other didn't always behave how we expected. We've since adjusted our expectations,

お互いのことを考えていたのですが、いつも私たちが期待していたように行動していたわけではありませんでした。それ以来 私たちは期待を調整してきました

but even so, some of these particles still behave in a way we can't explain. It's

しかし、そうであっても、これらの粒子の中には、我々が説明できない方法で振る舞うものがあります。それは

what's known as the "strong CP problem," and it's a glaring flaw in the standard

いわゆる「強力なCP問題」と呼ばれるもので、標準的な

model. In order to understand the strong CP problem, there's a hierarchy of terms we

モデルのことです。強いCP問題を理解するためには、以下のような階層的な用語があります。

need to make clear so we're all on the same page. First up, we need to review the four

私たちが同じページにいるように 明確にする必要がありますまず最初に、4つの

fundamental forces. They are gravity, electromagnetism, the weak nuclear force, and the strong nuclear

基本的な力です。重力、電磁気、弱い核の力、強い核の力です。

force. With the exception of gravity, these forces are mediated by particles in the standard

力を媒介しています。重力を除いて、これらの力は標準的な

model called bosons. The way these forces affect decaying particles starts to get complicated

ボソンと呼ばれるモデル。これらの力が崩壊粒子に与える影響は複雑になります

when we talk about symmetry. Imagine an unstable particle that, through an electromagnetic

対称性について話すとき不安定な粒子を想像してみてください

interaction mediated by photons, decays into “daughter” particles. If you were to take

光子を媒介とした相互作用は、「娘」粒子に崩壊します。もし、あなたが

that unstable particle and flip its charge, what's known as charge conjugation or just

その不安定な粒子の電荷を反転させることで、 電荷共役と呼ばれているもの、または単に

C, the charge-flipped particle undergoes electromagnetic interactions in the same way as its antiparticle.

C、電荷反転粒子は、その反粒子と同じように電磁的相互作用を受ける。

The decay happens at the same rate and with the same properties, meaning electromagnetism

崩壊は同じ速度で同じ性質で起こる、つまり電磁気学を意味する

has what's called "C-symmetry."  The same is true if you were to take that unstable

"C対称性 "と呼ばれるものがある あなたがその不安定な

particle and flip all its spatial coordinates to make a mirror image of it, what's known

の鏡像を作るために、すべての空間座標を反転させます。

as parity, or P.  A mirror particle will also undergo electromagnetic interactions

鏡の粒子もまた、電磁的相互作用を受けます。

in the same way, or symmetrically, to its regular self. So electromagnetism has "P-symmetry."

その規則的な自己と同じように、あるいは対称的にだから電磁気学は "P対称性 "を持っています

And finally, electromagnetic interactions are the same whether we're going forward

そして最後に、電磁界の相互作用は、前に進んでも進んでも同じです。

in time or back, so they exhibit "T-symmetry." They also are symmetrical with any combination

彼らは "T対称性 "を示します彼らはまた、任意の組み合わせで対称です

of C, P, and T, even all three together. So if you have a charge-flipped mirror image

C,P,Tの3つを一緒にしてもいい。つまり、電荷反転した鏡像を持っていれば

of an unstable particle undergoing an electromagnetic interaction backward in time...you still know

電磁相互作用を受けている不安定な粒子の時間を逆算しても

what you're going to get. Simple, right? Okay, stop, catch your breath. Let's all

何を得ようとしているのか簡単だろ？よし、やめて、息を整えてみんなで

take a minute to sit with this new information, because I think you know what's coming next.

この新しい情報と一緒に 座ってみてください 次に何が起こるか分かっていると思うので

That's right, it gets more complicated. If our hypothetical unstable particle were

そうですね、もっと複雑になります。仮に私たちの仮定の不安定粒子が

instead to undergo radioactive decay mediated by the weak force, then its mirror image version

弱い力を媒介とした放射性崩壊を受ける代わりに、その鏡像版

wouldn't behave symmetrically every time. It would violate P-symmetry. This was first

は毎回対称的に振る舞うわけではありませんP対称性に違反しますこれは最初に

observed in 1956,  back when we thought parity conservation was the law. So you can imagine

1956年に観察されました 私たちがパリティ保存が法律だと考えていた頃ですですから、あなたは想像できるでしょう

it was quite a shock when scientists observed two arrangements of cobalt-60 decaying differently.

コバルト６０の２種類の配列が異なる崩壊を観測したとき、科学者たちはかなりの衝撃を受けました。

Since then, it's been observed that weak interactions can also violate C- and T-symmetry,

それ以来、弱い相互作用でもC対称性やT対称性を破ることが観測されています。

and any combination of any two, though not C, P, and T altogether. So, after reworking

と任意の2つの組み合わせですが、C, P, Tは完全にではありません。を再構築した後に

the math, the standard model today allows for weak and strong interactions to violate

数学的には、今日の標準モデルでは、弱い相互作用と強い相互作用が

all symmetries except CPT altogether.  Which gives rise to a new problem. We've observed

CPTを除くすべての対称性を完全に これは新たな問題を生じさせます我々は

weak interactions that violate CP-symmetry. It doesn't happen often, but it does happen

CP対称性に反する弱い相互作用。滅多に起こらないことですが、実際に起こります。

nonetheless. In fact, it happens a lot more than we've seen charge-parity violation

それにもかかわらず実際には、これまで見てきたような 電荷-パリティ違反よりも、もっと多くのことが起こります

in interactions mediated by the strong force. We've seen that a grand total of, drumroll

強い力を媒介とした相互作用の中で私たちは、これまでに、ドラムロールの総計を見てきました

please…. no times. Not once. Kind of disappointing, isn't it? The fact that the strong force

お願いします...何度も一度もちょっとがっかりしたかな？強い力があるということは

should violate CP symmetry but hasn't as far as we know is called the strong CP problem.

はCP対称性に違反しているはずだが、我々の知る限りでは違反していないことを強CP問題と呼んでいます。

But in science, the unexplained is where the fun begins! Because the strong CP problem

しかし、理科では原因不明のところから面白さが出てくる!なぜなら、強力なCP問題

is such a mathematical improbability, we think there must be something else at play here.

このような数学的にあり得ないことだが、ここでは何か他のことが行われているに違いないと考えられる。

In the '70s, scientists Roberto Peccei and Helen Quinn proposed that maybe there's

70年代に科学者のロベルト・ペッチーとヘレン・クインが提案したのは

some undiscovered parameter, like a field that inhibits strong CP violation. If this

強いCP違反を抑制するフィールドのような、いくつかの未発見のパラメータがあります。もしこれが

field exists, then there should be a particle called an axion to go with it. Axions should

場が存在するのであれば、それに対応するアクシオンと呼ばれる粒子が存在するはずです。軸索は

be chargeless, very light, and incredibly abundant. Hmm, a particle that's hard to

帯電せず、非常に軽く、信じられないほど豊富にある。うーん、難しい粒子は

find and doesn't interact with anything except through gravity? Sounds like another

重力以外の何かとは相互作用しないのか？別の

candidate for dark matter to me. Indeed, since the 1980s, scientists have been hunting for

私にはダークマターの候補としか思えません実際、1980年代から科学者たちは

axions in labs. As you might have guessed, we haven't found them yet, but we're still

研究室のアクシオンお察しの通り、まだ発見できていませんが

looking for them with research like the ADMX-G2 Experiment. Axions are not the only possible

ADMX-G2実験のような研究でそれらを探します。アクシオンだけが唯一の可能性ではありません

solution to the strong CP problem, and when we eventually do figure out why this expected

強いCPの問題の解決策を見つけて、最終的にこの予想される理由を解明したときには

unexpected event...isn't...occurring, it'll be exciting to see where physics takes us

想定外の出来事が起きていないかどうか、物理学の行く末が楽しみです。

next.

次は

If the search for axions and their relation to dark matter has piqued your curiosity,

軸索と暗黒物質との関連性の探求が あなたの好奇心を刺激したならば

check out this Focal Point episode on how today's scientists are attempting to hunt

今日の科学者がどのように狩りをしようとしているかについての フォーカルポイントのエピソードをチェックしてください

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