Name: 10分でわかる大型ハドロン衝突型加速器の仕組み (How the Large Hadron Collider Works in 10 Minutes)
Uploaded: 2024-06-01T15:34:50.000Z
Duration: 10 min 3 s

関係詞節（制限と非制限）

Scientists are a step away from creating a black hole, a scientific experiment that could lead to the apocalypse.

科学者たちは、ブラックホール創造まであと一歩のところまで来ている。

Articles with similar headlines began surfacing in the press in the early 2000s.

同じような見出しの記事が2000年代初頭から報道されるようになった。

The Large Hadron Collider, or simply LHC, started up in 2008.

大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は2008年に運転を開始した。

まさに議論の嵐を巻き起こした。

While some scientists planned grandiose experiments, others warned mankind of serious danger.

壮大な実験を計画する科学者がいる一方で、人類に深刻な危険を警告する科学者もいた。

How does the LHC work, and is it really capable of destroying our planet?

LHCはどのように機能し、本当に地球を破壊できるのか？

The Large Hadron Collider is installed underground near the French-Swiss border.

大型ハドロン衝突型加速器は、フランスとスイスの国境近くの地下に設置されている。

It's a ring-shaped tunnel with a circumference of 27 kilometers, or 16.7 miles.

周囲27キロ、16.7マイルのリング状のトンネルだ。

Two vacuum pipes are installed inside the tunnel, which intersect in some places.

トンネル内には2本の真空パイプが設置されており、ところどころで交差している。

1,232 main magnets are connected to the pipes.

1,232個のメインマグネットがパイプに接続されている。

Their task is to accelerate protons to a speed close to the speed of light, and then hold this stream so that the particle beams don't crash into the wall.

彼らの任務は、陽子を光速に近い速度まで加速し、粒子ビームが壁に衝突しないようにこの流れを保持することである。

In order for the magnets to work, they're powered by superconductive cables with a total length of about 250,000 kilometers, or about 155,000 miles.

磁石を作動させるために、総延長約25万キロ、約15万5000マイルの超伝導ケーブルで電力を供給している。

If scientists got tired of the LHC, and they decided to dismantle it, these wires could be wrapped around the Earth about six times at the equator.

もし科学者たちがLHCに飽きて解体することになれば、このワイヤーを赤道上で地球を6周させることができる。

And even after that, there'd be enough wire left to run a power grid somewhere in Antarctica.

その後でも、南極大陸のどこかで送電網を動かすのに十分な電線は残っているだろう。

Although, why a power grid in Antarctica?

しかし、なぜ南極に送電網が？

While they aren't planning to disassemble the LHC yet, however, it could be considered the largest refrigerator ever created.

しかし、LHCはまだ分解する予定はないが、これまでに作られた中で最大の冷蔵庫と言えるかもしれない。

For proper operation, the collider magnets need to be cooled to minus 271.3 Celsius, that's minus 456.3 Fahrenheit.

適切な運転のためには、コライダーの磁石を摂氏マイナス271.3度（華氏マイナス456.3度）まで冷却する必要がある。

That is, to create a temperature lower than in space.

つまり、宇宙よりも低い温度を作り出すのだ。

To get this cold, 120 tons of liquid helium is poured into the LHC.

この冷たさを得るために、120トンの液体ヘリウムがLHCに注がれる。

Now, look at the refrigerator in your home.

さて、あなたの家の冷蔵庫を見てみよう。

In it, there are special substances, refrigerants, that create cold.

その中には、冷たさを作り出す特殊な物質、冷媒がある。

液体ヘリウムもそのひとつだ。

In one household refrigerator, there are approximately 30 to 50 grams, or 1.05 to 1.76 ounces of refrigerants.

家庭用冷蔵庫1台には、およそ30グラムから50グラム、1.05オンスから1.76オンスの冷媒が使われている。

So we can say that the LHC surpasses this indicator by approximately 4 million refrigerators.

つまり、LHCはこの指標を冷蔵庫約400万台分上回っていることになる。

Only instead of cooling products, it helps solve the most complex problems of modern physics.

ただ、製品を冷やすのではなく、現代物理学の最も複雑な問題を解決する手助けをするのだ。

For example, what does matter consist of?

例えば、物質とは何で構成されているのか？

From school we know that matter consists of molecules, molecules of atoms, and atoms of protons, electrons, and neutrons.

学校では、物質が分子、原子の分子、陽子、電子、中性子の原子から構成されていることを知っている。

But modern science has gone even further.

しかし、現代の科学はさらに進んでいる。

It turns out that even the smallest particles of the atomic nucleus, for example, protons, consist of even smaller particles, quarks.

原子核の最も小さな粒子、例えば陽子でさえも、クォークというさらに小さな粒子で構成されていることがわかった。

どれくらい小さいか知りたい？

Then imagine that an atom has grown to the size of the Earth.

次に、原子が地球の大きさまで成長したとする。

Then a proton would have a radius of about 100 meters, or 328 feet.

そうなると、陽子の半径は約100メートル、つまり328フィートとなる。

That's almost the length of a football field.

サッカー場とほぼ同じ長さだ。

In this case, the quark would have a radius of about 5 centimeters, or 2 inches.

この場合、クォークの半径は約5センチ、つまり2インチとなる。

つまり、ポケットに入るサイズなのだ。

But how can we examine such small particles?

しかし、そんな小さな粒子をどうやって調べればいいのだろう？

これがLHCが誕生した理由である。

You take two beams of protons, accelerate them in opposite directions, and collide them with each other.

2本の陽子ビームを反対方向に加速し、互いに衝突させる。

What would happen if you put a brick on the ground and threw another one on top of it?

地面にレンガを置き、その上に別のレンガを投げたらどうなるだろうか？

Most likely, small fragments would fly off in different directions.

おそらく、小さな破片がさまざまな方向に飛び散るだろう。

Similarly, when protons collide, tiny particles can break away from them.

同様に、陽子が衝突すると、微粒子が陽子から離れることがある。

In ordinary language, a collider is needed in order to see what happens when the protons and heavy lead nuclei collide.

普通の言葉で言えば、陽子と重い鉛の原子核が衝突したときに何が起こるかを見るためには、衝突型加速器が必要なのだ。

As the creators of the project admitted, pushing two protons together is about as difficult as getting a needle into a needle, provided that the distance between them is 10 kilometers, or 6.2 miles.

このプロジェクトの開発者たちも認めているように、2つの陽子を押し合うのは、2つの間の距離が10km（6.2マイル）であれば、針に針を刺すのと同じくらい難しい。

And at the same time, they need to collide exactly in the middle.

そして同時に、両者はちょうど真ん中でぶつかる必要がある。

In addition, these small particles are invisible, so physicists can only study them by examining the tracks they leave in their wake.

さらに、これらの小さな粒子は目に見えないため、物理学者は粒子が残した痕跡を調べることでしか研究できない。

Another task of the LHC is to find something new.

LHCのもうひとつの仕事は、何か新しいものを見つけることだ。

It was with its help that the Higgs boson was discovered.

ヒッグス粒子が発見されたのも、その助けがあったからだ。

This invisible particle can be called the foundation of the universe.

この目に見えない粒子は、宇宙の基礎と呼ぶことができる。

After all, it's this particle that gives the other ones, and therefore all matter, mass.

結局のところ、この粒子が他の粒子、ひいてはすべての物質に質量を与えているのだ。

It turns out that if it disappeared, all particles would become absolutely weightless and fly around the universe at the speed of light.

もしそれがなくなれば、すべての粒子は完全に無重力となり、光速で宇宙を飛び回ることになる。

In addition, with the help of the LHC, it's possible to study other elementary particles.

さらに、LHCの助けを借りれば、他の素粒子を研究することも可能だ。

Each of them helps in the emergence and interaction between atoms.

それぞれが原子の出現と相互作用を助けている。

And each of these particles is so small that they can be detected only when proton fluxes collide.

これらの粒子は非常に小さいため、陽子束が衝突したときにのみ検出される。

Scientists register the particles that are then formed with the help of special detectors.

科学者たちは、特殊な検出器の助けを借りて、形成された粒子を記録する。

Another interesting area of research is antimatter.

もうひとつの興味深い研究分野は反物質だ。

In our world, atomic nuclei have a positive electric charge.

私たちの世界では、原子核はプラスの電荷を持っている。

Negatively charged electrons revolve around them.

マイナスの電荷を帯びた電子がその周りを回っている。

But for each particle of an atom, you can create a double, an antiparticle.

しかし、原子の各粒子には、二重粒子、つまり反粒子を作ることができる。

It has the same mass and properties, but the opposite charge.

質量と性質は同じだが、電荷は正反対である。

For example, an electron is negatively charged, and its antiparticle, positron, has the same mass but is positively charged.

例えば、電子はマイナスに帯電しており、その反粒子である陽電子は質量は同じだがプラスに帯電している。

Protons are located in the nucleus of an atom and have a positive electric charge.

陽子は原子核の中にあり、正の電荷を持っている。

But their antiparticles, antiprotons, carry a negative charge and at the same time have the same mass.

しかし、その反粒子である反陽子は負の電荷を持ち、同時に同じ質量を持つ。

We can say that antiparticles are a mirror image of ordinary particles.

反粒子は通常の粒子の鏡像であると言える。

If you approach a mirror, you'll see your reflection in it.

鏡に近づけば、そこに自分の姿が映る。

If you wave to it with your left hand, your mirrored double will answer you with a wave of its right.

あなたが左手で手を振れば、鏡像の二重像が右手を振って応えてくれる。

反物質も同様に配置されている。

With the help of the LHC, it's possible to not only create antiparticles, they can also be combined with each other to create whole atoms of antimatter.

LHCの助けを借りれば、反粒子を作るだけでなく、反粒子同士を組み合わせて反物質の原子全体を作ることも可能だ。

Under ordinary conditions, when one proton and one electron are joined, a hydrogen atom appears.

通常の条件下では、陽子1個と電子1個が結合すると水素原子が出現する。

Now, we can take two antiparticles opposite to the proton and electron, the antiproton and positron.

ここで、陽子と電子の対極にある2つの反粒子、反陽子と陽電子を取り上げることができる。

Connecting them, we get an antihydrogen atom.

それをつなげると反水素原子になる。

It will have the same properties as hydrogen itself.

水素そのものと同じ性質を持つことになる。

But only when antihydrogen collides with an ordinary atom would an explosion occur.

しかし、反水素が普通の原子と衝突したときだけ爆発が起こる。

A strong explosion, as a result of which an incredible amount of energy would be released.

強力な爆発が起こり、その結果、信じられないほどのエネルギーが放出される。

One kilogram or 2.2 pounds of antihydrogen can produce slightly less energy than was released during the Tsar Bomba explosion.

反水素の1キログラム（2.2ポンド）は、ツァーリ・ボンバの爆発で放出されたエネルギーよりもわずかに少ないエネルギーを生み出すことができる。

And that was the most powerful of all hydrogen bombs ever created by mankind.

そしてそれは、人類がこれまでに作った水素爆弾の中で最も強力なものだった。

Most physicists believe the LHC is pretty cool.

ほとんどの物理学者は、LHCはかなりクールだと考えている。

ただ、ひとつだけ小さな問題がある。

Scientists believe that one of its future experiments could destroy our planet.

科学者たちは、将来の実験のひとつが地球を破壊するかもしれないと考えている。

Or at least it could create serious problems.

少なくとも、深刻な問題を引き起こす可能性はある。

In 2008, opponents of the collider, Walter Wagner and Louis Sancho, even went to court.

2008年には、衝突型加速器の反対派であるウォルター・ワグナーとルイス・サンチョが裁判まで起こした。

They demanded a prohibition on starting up the LHC.

彼らはLHCの稼働禁止を要求した。

The applicants feared that if protons collided so strongly, they could form a microscopic black hole.

申請者たちは、もし陽子が強く衝突すれば、微小なブラックホールが形成されるのではないかと恐れていた。

The gravity of this object would be so great that it would immediately begin attracting the surrounding molecules.

この物体の重力は非常に大きく、すぐに周囲の分子を引き寄せ始めるだろう。

Or it might completely drag the entire Earth into it.

あるいは、地球全体を完全に巻き込んでしまうかもしれない。

None of the past experiments have confirmed the possibility of creating black holes.

過去のどの実験でも、ブラックホールを作る可能性は確認されていない。

Even if such objects appeared inside the tunnel, their size would be so small that they would evaporate instantly.

仮にそのような物体がトンネル内に現れたとしても、その大きさは非常に小さく、瞬時に蒸発してしまうだろう。

So the lawsuit to ban the LHC was rejected by the court.

LHCを禁止する訴訟は裁判所によって却下されたのだ。

The LHC started up, and so far it's been working successfully.

LHCは始動し、今のところ順調に稼動している。

もう一つ、潜在的な脅威がある。

Scientists believe that in some places of the universe there are wormholes.

科学者たちは、宇宙のある場所にはワームホールがあると信じている。

These are hypothetical objects in which space-time is curved.

これらは、時空が湾曲している仮想的な物体である。

We can say that these are tunnels connecting two remote areas of space-time.

これは、時空の離れた2つの領域を結ぶトンネルだと言える。

And if you enter one of these tunnels, you could either travel in time or instantly move somewhere very far away.

そして、このトンネルのひとつに入れば、タイムトラベルもできるし、瞬時にどこか遠くへ移動することもできる。

Some scientists fear that high energies may create such a wormhole inside the LHC itself.

一部の科学者は、高エネルギーがLHC自身の内部にそのようなワームホールを作り出すのではないかと懸念している。

しかし、これは仮説に過ぎない。