Name: 不可能ミュオン (Impossible Muons)
Uploaded: 2020-11-03T19:16:14.000Z
Duration: 4 min 34 s

Every second, thousands of cosmic rays - mostly hydrogen and helium nuclei - strike every

毎秒、何千本もの宇宙線（主に水素とヘリウムの核）が、あらゆる場所を直撃しています。

square meter of the earth's upper atmosphere . We don't really know where they come from,

地球の上層大気の1平方メートルの大きさですどこから来たのかはよくわかっていません

but we do know that when cosmic rays crash into air molecules in the atmosphere, they

しかし、宇宙線が大気中の空気分子に衝突すると

create a shower of other fundamental particles: pions, kaons, positrons, electrons, neutrons,

他の基本的な粒子のシャワーを作成します: パイオン、カオン、陽電子、電子、中性子。

ニュートリノ、ガンマ線、X線、ミューオン。

We know this because we have particle detectors in labs down on the surface that detect the

地表にある研究室には、粒子検出器があります。

directions and energies of the particles in these showers, and use them to study the original

これらのシャワーに含まれる粒子の方向とエネルギーを調べ、それを元にして

But there's something fascinating about the fact that we detect a lot of the muons

しかし、私たちが多くのミューオンを検出しているという事実には、何か魅力的なものがあります

from cosmic rays down on the surface of the earth.

宇宙線から地球の表面に降り注ぐ

Because muons, if you make them in a laboratory, only have a 1.5 microsecond half life before

ミューオンは実験室で作っても半減期が1.5マイクロ秒しかないので

they spontaneously decay into an electron or positron and some neutrinos.

それらは自発的に崩壊して電子や陽電子といくつかのニュートリノになります。

Oh yeah, the greek symbol, mu is both used for “muon” AND for “microsecond”,

そうそう、ギリシャ語の「ミュー」は「ミューオン」と「マイクロ秒」の両方に使われています。

which can certainly be a little confusing; but the lifetime of muons is really close

これは確かに少し混乱させることができます。

to a microsecond, so it's also kind of beautifully appropriate/fitting.

をマイクロ秒にしているので、それもまた、ある種、美しく適切な/フィットしたものです。

Anyway, the point is that if you have a bunch of muons, More specifically, if you have a

とにかく要は、ミュオンの束を持っていれば、もっと具体的には

bunch of muons, you'll only be left with about 50% after 1.5 microseconds, and 25%

ミューオンの束、あなたは1.5マイクロ秒後に約50％と25％しか残らないでしょう

after 3 microseconds, and after 10 microseconds there will only be 0.1% of the muons left.

3マイクロ秒後、10マイクロ秒後には0.1％のミューオンしか残っていません。

Muons don't live very long -2.2 microseconds on average!

ミュオンはあまり長生きしない -2.2マイクロ秒（平均）!

To put that into perspective, light, which travels fast enough that it could go around

それを考えると、一周できるくらいの速さで移動する光は

the earth 7 times in a second, only travels 660 meters, or less than half a mile, in 2.2

So even muons traveling at essentially the speed of lighta , wouldn't make it more

ライトの速度で移動するミュー粒子でさえも

than a kilometer or two before the vast majority of them decayed . Which is far less than the

大部分が崩壊するまでには 1キロか2キロしかありませんよりもはるかに少ないです

10 or 20 or 30 kilometers that muons DO regularly travel from the upper atmosphere to the ground.

ミューオンが定期的に大気圏上層部から地上に向かって移動することを10キロ、20キロ、30キロ。

So how do muons travel dozens of kilometers through the atmosphere without spontaneously

ミューオンはどのようにして自然発生せずに 大気中を何十キロも移動するのでしょうか？

decaying, when in fact they should only be able to travel less than one kilometer?

実際には1キロ以下の移動しかできないはずなのに減衰するのか？

Yes - because the muons are traveling close to the speed of light, their time literally

ミューオンは光速に近い速度で移動しているので、その時間は文字通り

passes more slowly - at a speed of 99.5% the speed of light, 2.2 microseconds for them

光の速度の99.5%の速度で、それらのための2.2マイクロ秒 - よりゆっくりと通過します。

would be ~22 microseconds for us , enough time for the average muon to travel at least

は、我々にとっては ~22マイクロ秒であり、平均的なミューオンが少なくとも

6km (instead of half of a kilometer) before decaying.

朽ちる前の6キロ（半分のキロではなく）。

And even higher-energy muons going even faster would even more easily reach our detectors

さらに高エネルギーのミューオンがさらに高速になれば 私たちの検出器にも簡単に到達します

on the earth's surface before they decayed - at 99.995% the speed of light, the average

崩壊する前の地表面にある光の99.995%の速度で、平均的な

muon would live for 220 microseconds and travel at least 66 kilometers before decaying.

ミューオンは220マイクロ秒の間生き、少なくとも66キロの距離を移動してから崩壊します。

So from our perspective, the fact that so many cosmic ray muons reach our detectors

ですから、私たちの視点から見ると、これだけ多くの宇宙線ミューオンが検出器に到達しているという事実は

on the earth's surface is direct evidence for special relativity and time dilation!

地球の表面にあるものは、特殊相対性理論と時間拡張の直接の証拠です！

But what about from the muons' perspectives, where they DO only live on average 2.2 microseconds?

しかし、ミューオンの観点からはどうでしょうか？ミューオンは平均2.2マイクロ秒しか生きません。

Well, for them the answer to the apparent paradox is also relativistic - relativistic

まあ、彼らにとっては、見かけ上のパラドックスへの答えもまた相対論的なものである。

From the muon's perspective, it's the earth and the atmosphere which are moving

ミューオンの視点から見ると、動いているのは地球と大気であり

- at 99.995% the speed of light - towards the muon.

- 光の99.995%の速度で-ミューオンに向かって。

And the lengths of moving objects are literally contracted by a factor dependent on their

そして、移動する物体の長さは、文字通り、それらの

speed - in this case, 50km of our atmosphere is, to the muon, literally only half a kilometer

Which is thin enough for even a muon with a lifetime of 2.2 microseconds to traverse

2.2マイクロ秒の寿命を持つミューオンでさえも通過するのに十分な薄さです

- well, actually from this perspective the atmosphere moves past the muon - but at a

- 実際には、この観点から見ると、大気はミューオンを越えて移動します。

speed of 300 meters per microsecond and at a distance of only 500 meters, the ground

三百メートル五百メートルの地の利

has no problem reaching the muon before the muon decays.

は、ミューオンが崩壊する前にミューオンに到達することに問題はありません。

This, in my mind, is one of the most awesome experimental verifications of special relativity:

これは、私の中では、特殊相対性理論の実験的検証の中でも、最も凄いものの一つだと思っています。

the unequivocal time dilation (or length contraction, depending on your perspective) for objects

光速に近い速度で移動している

The  specific time dilation and length contraction

特定の時間の拡張と長さの収縮

factors I talked about can be calculated using the time dilation and length contraction formulas

今回お話しした要因は、時間の経過に応じて、時間の経過と長さの収縮式を使って計算することができます。

- once you know how to use them, you can plug in any speed you want and see how much distances

- 一旦それらを使用する方法を知っている、あなたはあなたが望む任意の速度をプラグインすることができ、どのくらいの距離を参照してください。

と時間間隔が歪んでしまいます。

And Brilliant.org, this video's sponsor, is a great place to learn about not just the

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details of time dilation and length contraction, but many of the other amazing equations that

時間の拡張と長さの収縮の詳細ですが、他の驚くべき方程式の多くは

Like, they have a course that leads you towards understanding the Schrodinger equation of

のシュレディンガー方程式の理解に向けて導くコースを持っているように、彼らはあなたを持っている

quantum mechanics, and one on Hubble's law in astronomy, and the famous Bayes' theorem

量子力学、天文学におけるハッブルの法則、有名なベイズの定理

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(and not just the concepts) that underlie our universe.

概念だけでなく）私たちの宇宙の根底にあるものです。