Name: 謎の粒子が標準理論を変える？ (Could This Elusive Particle Reshape the Standard Model?)
Uploaded: 2021-09-22T18:25:23.000Z
Duration: 5 min 45 s

The standard model of particle physics,  with its quarks, leptons, and bosons,  

クォーク、レプトン、ボゾンからなる素粒子物理学の標準モデル。

has served scientists incredibly well since it was  first put forward in 1967. For the most part, it  

は、1967年に提唱されて以来、科学者たちに多大な貢献をしてきました。ほとんどの場合、それは

has correctly predicted the existence of particles  with such precision that it's often hailed as the  

は、粒子の存在を正確に予測しており、その精度の高さから、しばしば

most successful scientific theory of all time.  

史上最も成功した科学理論です。  

And yet scientists are not done with it, and they're 

しかし、科学者たちはまだそれを終わらせていません。

constantly probing around its edges hunting  for new particles. In fact several teams of  

絶えずその周辺を探索し、新しい粒子を探している。実際、いくつかのチームが

scientists are racing to discover what's known as  a Majorana fermion, which could be a major key to  

科学者たちは、「マヨラナ」と呼ばれるフェルミオンの発見を競っています。

settling some of the universe's biggest mysteries.  

Fermions are matter particles like the quarks 

フェルミオンはクォークのような物質粒子である

that make up protons and neutrons, as well as  electrons and neutrinos. Fermions also include  

陽子や中性子、電子やニュートリノを構成する物質。また、フェルミオンには

corresponding antiparticles with very similar  properties except they have opposite charge, so  

対応する反粒子は、電荷が反対であることを除けば、非常によく似た性質を持っているので

the antiparticle of a negatively charged electron  has a positive charge and is known as a positron.  

負の電荷を持つ電子の反粒子は正の電荷を持ち、陽電子と呼ばれます。  

Should a particle and its antiparticle meet,  the two will annihilate each other, leaving behind

粒子とその反粒子が出会うと、2つの粒子は互いに消滅してしまいます。

only energy. But a Majorana fermion would  play by its own rules that could totally upend  

はエネルギーでしかありません。しかし、マヨラナのフェルミオンは、独自のルールに基づいて行動し、それによって、次のようなことが可能になります。

our understanding of the Standard Model. In theory  a Majorana particle doesn't have a corresponding  

標準モデルの理解を深めるために理論上、マヨラナ粒子には対応する

antiparticle; it is its own antiparticle! That  means when two of the same particles meet,  

反粒子とは、自分自身の反粒子のことです。つまり、同じ粒子が2つ出会うと

they could wipe each other out. So where would we even begin to look  

彼らはお互いを消し去ることができる。では、どこから見始めればいいのでしょうか

for a Majorana particle? As it happens  scientists have already identified a candidate  

マヨラナ粒子のための？偶然にも、科学者たちはすでに候補者を特定しています

from the Standard Model; the neutrino. Neutrinos  are bizarre little things for more reasons than  

標準模型の中のニュートリノです。ニュートリノが奇妙な小さなものである理由は、以下の通りです。

just their famous ability to pass right through  whole planets. Unlike electrons and positrons  

その特徴は、惑星全体を通り抜けることができることです。電子や陽電子とは異なり

which both can have right or left-handed  spins, neutrinos all have left-handed spins  

ニュートリノはすべて左巻きのスピンを持っていますが、右巻きでも左巻きでもあります。

while antineutrinos are all right-handed.  To explain this, one idea is that maybe  

一方、反ニュートリノはすべて右巻きです。  これを説明するために、1つのアイデアは、もしかしたら

antineutrinos aren't antimatter after all, they're  just all the missing right-handed neutrinos. 

反ニュートリノは反物質ではなく、右巻きのニュートリノがなくなっただけなのです。

Speaking of missing matter, if neutrinos  are Majorana particles they could account  

ミッシングマターについて言えば、もしニュートリノがマヨラナ粒子であれば、次のように説明できます。

for that too. One of the great mysteries of  the universe is why there's… well, anything. 

そのためにも宇宙の大きな謎の一つは、なぜ...何かがあるのかということです。

There's no reason we can solidly point to that  explains why there's more matter than antimatter  

反物質よりも物質の方が多いことを説明できる確固たる理由はありません。

today. There's nothing inherently special  about matter, and it probably formed in equal  

今日は物質は本質的に特別なものではなく、おそらく平等に形成されたものです。

amounts with antimatter after the Big Bang. That means by now everything should have been  

の量は、ビッグバンの後に反物質となっています。つまり、今までにすべてのものは

annihilated, and yet here we are, made up  of and surrounded by regular matter, not  

消滅したのに、私たちはここにいて、普通の物質でできていて、それに囲まれている。

getting spontaneously annihilated all the time.  It's possible the imbalance is the result of a  

がいつも自然消滅しています。  バランスが崩れているのは、もしかしたら

particular way some atoms decay. Beta minus decay  is when a neutron in an unstable nucleus decays  

原子が崩壊する際の特殊な方法。ベータマイナス崩壊は、不安定な原子核の中性子が崩壊して

into a proton and emits an electron and  antineutrino. An extremely rare event  

を陽子に変え、電子と反ニュートリノを放出します。極めて稀な事象

known as double beta decay occurs when certain  nuclei have two neutrons decay simultaneously. 

中性子を2つ持つ特定の原子核が同時に崩壊することを「二重ベータ崩壊」という。

You see where I'm going with this right? If  a neutrino and an antineutrino are actually  

私が何を言いたいのか分かりますか？もしニュートリノと反ニュートリノが実際に

the same particle capable of annihilating  itself, then sometimes double beta  

同じ粒子であっても、自分自身を消滅させることができる場合は、ダブルベータ

decays will emit only electrons. This net gain of particles could help  

が崩壊すると、電子だけが放出されます。このように粒子が純増することで

account for the imbalance between matter  and antimatter. Of course theorizing about  

物質と反物質の不均衡を説明する。もちろん、理論的には

Majorana particles is one thing, actually  finding evidence of them is quite another. 

マヨラナ粒子を発見することと、実際にその証拠を見つけることは別のことです。

While neutrinos are notoriously hard  to spot, neutrinoless double beta decay  

ニュートリノを発見するのは難しいですが、ニュートリノのない二重ベータ崩壊は

should be detectable just by adding up the energy  of the resulting two electrons and isotope. 

は、結果として生じる2つの電子と同位体のエネルギーを加算するだけで検出できるはずです。

Really the problem lies with luck and timing.  Remember I said double beta decay is rare? Well  

本当に問題なのは、運とタイミングです。  ダブルベータ崩壊は稀だと言ったのを覚えていますか？さて

a double beta decay where the neutrinos annihilate  each other should be at least 100 times rarer. 

ニュートリノが互いに対消滅するダブルベータ崩壊は，少なくとも100倍は稀なはずだ。

That doesn't mean scientists  aren't still trying to spot it. 

だからといって、科学者たちがまだそれを見つけようとしていないわけではない。

The preferred approach involves getting a huge  amount of an isotope capable of double beta decay  

望ましい方法は、二重ベータ崩壊が可能な同位体を大量に入手することです。

and just… waiting. There are multiple experiments  active and planned using elements like germanium

ただひたすら待つ。ゲルマニウムのような元素を使った複数の実験が活発に行われ、計画されています

and xenon. They need to keep background  radiation and the energetic movement of atoms  

とキセノンを使用しています。背景放射と原子のエネルギッシュな動きを維持する必要があります。

from ruining the data so many of them are shielded  and kept cold, like the CUORE experiment in Italy  

イタリアのCUORE実験のように、データを壊さないように、多くのデータを遮蔽したり、冷やしたりしています。

which is just 0.01 kelvin above absolute zero. What's cooler than that? Maybe the fact that  

絶対零度からわずか0.01ケルビンしか離れていません。それよりも冷たいものは何か？それは、たぶん

it's protected by 4 metric tonnes of lead  recovered from a 2,000-year-old Roman shipwreck.  

2,000年前のローマ時代の難破船から回収された4トンの鉛で守られています。  

Seriously, the scientists borrowed it from a  museum. If these experiments don't see signs  

真面目な話、科学者たちは博物館から借りてきたのだ。これらの実験で兆候が見られなければ

of neutrinoless double beta decay, then  maybe it's even rarer than predicted, and  

中性子のない二重ベータ崩壊の場合は、予測よりもさらに稀なケースかもしれませんし

even bigger tanks of decaying isotopes will be  necessary. Maybe it's not possible at all and  

崩壊する同位体のより大きなタンクが必要になります。もしかしたら、まったく不可能かもしれませんし

the Majorana particle is a dead-end. Or, if luck  is on our side, maybe we'll see the telltale sign  

は行き詰まりました。あるいは、運が味方してくれれば、教えてくれるサインを見ることができるかもしれない

of two neutrinos erasing each other, and the  standard model and our understanding of the  

2つのニュートリノがお互いに消し合うという、標準モデルと私たちの理解に基づいた

universe will get a little bit more complete.  

universeはもう少し完成度を高めます。  

Fun fact: Majorana Fermions are named for Ettore 

おもしろい事実：マジョラナフェルミオンはエットーレにちなんで名付けられました。

Majorana, a physicist who mysteriously disappeared  without a trace in 1938. So about that  

マヨラナは、1938年に忽然と姿を消した物理学者である。そのことについて

whole Standard Model being “The Most Successful  Scientific Theory of All Time”. Turns out a recent  

標準モデル全体が「史上最も成功した科学理論」であること。判明したのは、最近の

discovery has thrown a wrench in that. Amanda  has muon that here.

忖度がそれを狂わせてしまったのです。アマンダはここでそのことを訴えています

So, what major mysteries about our  universe do you want to see us cover next?

では、次はどんな宇宙の大きな謎を取り上げてほしいですか？

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