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TED2008

Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

パトリシア・バーチャット: 暗黒物体ダークマターの解明

February 2, 2008

物理学者であるパトリシア・バーチャットが宇宙を作り出している大部分であるダークマターとダークエネルギーについて解明します。この2つの要素は宇宙全体の96%を占め、宇宙に計り知れない影響を及ぼしています。しかし同時に現在の科学技術を駆使しても、その存在は謎に満ちています。

Patricia Burchat - Particle physicist
Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
As a particle physicist, I study the elementary particles
私は素粒子物理学者として 素粒子の
00:15
and how they interact on the most fundamental level.
根本的な動きを研究しています
00:19
For most of my research career, I've been using accelerators,
これまでの研究にあたりミクロの観察には
00:22
such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road,
スタンフォード大学で電子加速器などを用いて
00:25
to study things on the smallest scale.
研究をしてきました
00:28
But more recently, I've been turning my attention
ですが最近 私の関心はこうしたミクロの視点から
00:31
to the universe on the largest scale.
宇宙という大きなスケールへと移行しています
00:33
Because, as I'll explain to you,
それは 説明していくうちにご理解いただけると思いますが
00:36
the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected.
ミクロの世界とマクロの世界は非常に密接に関わっています
00:38
So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe,
では 21世紀の視野でみる宇宙とはどのような世界なのか
00:42
what it's made of and what the big questions in the physical sciences are --
一体何で作られ どのような謎が潜んでいるのか
00:47
at least some of the big questions.
それらを発表していきたいと思います
00:50
So, recently, we have realized
近年 解明された事なのですが
00:52
that the ordinary matter in the universe --
宇宙を形成している通常物質
00:55
and by ordinary matter, I mean you, me,
ここでいう通常物質は 例えば あなた 私
00:57
the planets, the stars, the galaxies --
植物 星 そして銀河などを指し
01:00
the ordinary matter makes up only a few percent
これらは 宇宙全体のほんの数パーセントにしか
01:02
of the content of the universe.
満たないという事実が分かりました
01:05
Almost a quarter, or approximately a quarter
宇宙全体の約1/4を占めている物質は
01:07
of the matter in the universe, is stuff that's invisible.
私たちの目には見えないものであり
01:10
By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum.
それは電磁スペクトルを吸収もしなければ
01:13
It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect.
放出してもいない つまり電磁スペクトルに映し出されない物質です
01:17
It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,
電磁スペクトルに無反応な物質なため
01:20
which is what we use to detect things.
検出することができません
01:22
It doesn't interact at all. So how do we know it's there?
全く反応を起こさない物質の存在を私たちがどのように知ったのかというと
01:24
We know it's there by its gravitational effects.
そこに重力が存在するからです
01:27
In fact, this dark matter dominates
実際 この無反応な物質(ダークマター)が
01:29
the gravitational effects in the universe on a large scale,
宇宙全体に存在する重力の大半を占めているのです
01:32
and I'll be telling you about the evidence for that.
その根拠も説明していきます
01:35
What about the rest of the pie?
では このグラフの残りは何を表しているのでしょう
01:37
The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy.
これはダークエネルギーという謎めいた物質です
01:39
More about that later, OK.
ダークエネルギーに関しての説明は後ほど...
01:43
So for now, let's turn to the evidence for dark matter.
ではさっそく ダークマターの存在について目を向けてみましょう
01:45
In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this,
銀河全般に言えることで このような渦巻銀河は特に
01:48
most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy.
過半数の星が銀河の中心部に集中しています
01:51
This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy.
この巨大な星のかたまりでできた渦によって 銀河内の円形軌道は保たれているのです
01:56
So we have these stars going around in circles like this.
物理学を学んだ人なら 即座に分かると思いますが
02:03
As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK --
このように軌道を回る星があった場合
02:06
that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed
中心部に近い星は 外側にある星よりも
02:10
than those that are further out here, OK.
速いスピードで回っています
02:16
So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars,
ですから星が軌道を回る速さは
02:19
that they should be slower on the edges than on the inside.
内側よりも外側のほうが遅いと予測するはずです
02:24
In other words, if we measured speed as a function of distance --
中心部から星までの距離と星の動く速度を
02:28
this is the only time I'm going to show a graph, OK --
図で表すと
02:30
we would expect that it goes down as the distance increases
距離と速度は反比例の関係にあると
02:32
from the center of the galaxy.
予測するでしょう
02:36
When those measurements are made,
ですが 実際はそうではなく
02:38
instead what we find is that the speed is basically constant,
星の速度はどの位置においても
02:39
as a function of distance.
一定を保っていたのです
02:42
If it's constant, that means that the stars out here
もし一定ならば そこにある星には
02:44
are feeling the gravitational effects of matter that we do not see.
私たちには見えない物質からの引力が働いているはずです
02:47
In fact, this galaxy and every other galaxy
実際に 宇宙に存在するどんな銀河にも
02:51
appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter.
このような肉眼で確認する事のできないダークマターの雲で覆われている事が解明されました
02:54
And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves,
また ダークマターは銀河の形体は異なり 球面的な形であり
02:59
and it extends over a much wider range than the galaxy.
その球体は銀河よりも広い範囲で存在しているのです
03:03
So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter
通常 私たちは銀河だけにとらわれがちですが 実際には
03:07
that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
銀河の構造や原動力を支配するダークマターが存在しています
03:11
Galaxies themselves are not strewn randomly in space;
銀河は宇宙にバラバラとちりばめられて出来上がってたのではなく
03:16
they tend to cluster.
集合体を作る性質を持っています
03:19
And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster.
これは有名な集合体の例で かみのけ座銀河団と言います
03:21
And there are thousands of galaxies in this cluster.
この銀河団には何千もの銀河が存在していて
03:24
They're the white, fuzzy, elliptical things here.
どれも白くぼやけて楕円のような形をしています
03:27
So these galaxy clusters -- we take a snapshot now,
今の瞬間の銀河のスナップ写真をとってみるとして
03:30
we take a snapshot in a decade, it'll look identical.
10年後に撮影するスナップ写真と比較してみても なんら変化はありません
03:33
But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.
しかし実際には これらの銀河は驚くほどに速いスピードで移動していて
03:36
They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK.
この重力の渦に沿うように動いているのです
03:40
So all of these galaxies are moving.
全ての銀河は このように動いているわけで
03:45
We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities,
私たちは銀河の動く速度と軌道速度を測定し
03:47
and figure out how much mass is in this cluster.
この銀河団の重力質量を調べる事ができます
03:51
And again, what we find is that there is much more mass there
やはり 実際に目で見て確認できる分以上の
03:53
than can be accounted for by the galaxies that we see.
重力質量がそこから検出されます
03:57
Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum,
仮に電磁スペクトルを別の角度から分析して
04:01
we see that there's a lot of gas in this cluster, as well.
この銀河団に含まれている大量のガスを測定してみても
04:03
But that cannot account for the mass either.
巨大な重力質量の謎は解けません
04:06
In fact, there appears to be about ten times as much mass here
実際に ここでは通常物質よりも
04:08
in the form of this invisible or dark matter
約10倍にあたる質量が肉眼で測定できない形
04:11
as there is in the ordinary matter, OK.
つまりダークマターとして存在しています
04:14
It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly.
このダークマターも見る事が出来れば いいですよね
04:18
I'm just putting this big, blue blob on there, OK,
大きな青いまるで囲んであるのは
04:22
to try to remind you that it's there.
ダークマターの代わりです
04:24
Can we see it more visually? Yes, we can.
もっと分かりやすく見る方法はないのでしょうか?それがあるんです
04:26
And so let me lead you through how we can do this.
では その説明をしましょう
04:29
So here's an observer:
これが観察者の視点です
04:31
it could be an eye; it could be a telescope.
観察者の眼でも天体望遠鏡でも構いません
04:33
And suppose there's a galaxy out here in the universe.
ここに銀河があるとしましょう
04:35
How do we see that galaxy?
観察者の眼からはどのように見えますか?
04:37
A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe
銀河から放たれた光が宇宙を
04:39
for perhaps billions of years
何十億年も旅して
04:42
before it enters the telescope or your eye.
観測者の眼にたどり着きます
04:44
Now, how do we deduce where the galaxy is?
銀河の位置をどのように推測できるのかというと
04:47
Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling
光の飛んで来た方向から
04:50
as it enters our eye, right?
直線で結んだ位置に銀河があると憶測します
04:53
We say, the ray of light came this way;
光がこのような角度から眼に入ると考えると
04:55
the galaxy must be there, OK.
銀河はこの直線の延長線上にあるはずです
04:57
Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies --
では この二つの間にもう一つの銀河団を置いてみましょう
04:59
and don't forget the dark matter, OK.
もちろんこの銀河団にはダークマターが存在しています
05:03
Now, if we consider a different ray of light, one going off like this,
では もう一つの光がこのように射していた場合どうなるのでしょう
05:05
we now need to take into account
ここではアインシュタインの
05:09
what Einstein predicted when he developed general relativity.
相対性理論が重要となります
05:11
And that was that the gravitational field, due to mass,
ダークマターの巨大な質量によって発生した重力は
05:14
will deflect not only the trajectory of particles,
粒子の軌道だけではなく
05:18
but will deflect light itself.
そこに存在する光さえも曲げてしまいます
05:21
So this light ray will not continue in a straight line,
ですから この光も重力によって屈折し
05:24
but would rather bend and could end up going into our eye.
私たち 観測者の眼に入ってくるのです
05:27
Where will this observer see the galaxy?
観測者の立場から見てみると 銀河は
05:31
You can respond. Up, right?
実際よりも上に存在しているように映るはずです
05:34
We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.
銀河が光の直線上にあると推測するので 実際よりも上に位置づけてしまうわけです
05:38
Is there any other ray of light
他にはどのように光が
05:41
that could make into the observer's eye from that galaxy?
観測者の眼に届いているのでしょう?
05:42
Yes, great. I see people going down like this.
はい そうです あちらの方のいう通り 下に曲がります
05:45
So a ray of light could go down, be bent
下に曲がった光は重力によって 屈折し
05:48
up into the observer's eye,
上昇しながら 観測者の眼に入り
05:50
and the observer sees a ray of light here.
実際より下に位置して見えます
05:52
Now, take into account the fact that we live in
それでは ここから応用編です
05:54
a three-dimensional universe, OK,
私たちの住む三次元の世界は
05:56
a three-dimensional space.
縦 横 奥行きの空間なのですが
05:58
Are there any other rays of light that could make it into the eye?
そう考えると 他にはどのように光が進むと考えられますか?
06:00
Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone.
その通りです!光は円すいに変形します
06:03
So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone --
光が銀河団の引力で屈折し
06:09
that will all be bent by that cluster
円すいの形で進んで
06:11
and make it into the observer's eye.
観測者の眼に入ります
06:13
If there is a cone of light coming into my eye, what do I see?
では 円すい形の光は実際の眼球にどのように映るのでしょう?
06:16
A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK.
丸い輪です アインシュタインはこの現象を予言していた為 アインシュタインリングと呼ばれています
06:21
Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector
このアインシュタインリングが完璧なリングの形として現れるのは
06:25
and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line.
3つ全てが一直線上にある時のみです
06:30
If they're slightly skewed, we'll see a different image.
もし 少しでも傾いている場合 それは違うイメージとして映るでしょう
06:35
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK,
今夜のパーティーでもできる実験を教えましょう
06:38
to figure out what that image will look like.
どのようなイメージが浮かぶのか調べる事ができます
06:41
Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise,
この効果を再現するのに最適な形をしたレンズを
06:44
that has the right shape to produce this kind of effect.
作り出すことが出来るのです
06:48
We call this gravitational lensing.
この道具を重力レンズと呼んでいます
06:51
And so, this is your instrument, OK.
これが 必要な材料です
06:53
(Laughter).
(笑)
06:56
But ignore the top part.
上の部分は省きます
06:57
It's the base that I want you to concentrate, OK.
この下の部分が大事なのです
07:00
So, actually, at home, whenever we break a wineglass,
私の家では割れたワイングラスは
07:03
I save the bottom, take it over to the machine shop.
底をとっておき 機械工場へ持って行きます
07:05
We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK.
研磨をかけた後には重力レンズができるというわけです
07:07
So it's got the right shape to produce the lensing.
このようにしてレンズを用意したら
07:11
And so the next thing you need to do in your experiment
次に必要なものは紙ナプキンです
07:13
is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter)
私は物理学者なのでグラフ用紙を使いますが(笑)
07:15
So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle.
この紙ナプキンの中心部に銀河を描きます
07:19
And now put the lens over the galaxy,
そして その上に重力レンズをのせると
07:23
and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring.
アインシュタインリングが出来ているのが分かります
07:26
Now, move the base off to the side,
では レンズを少し中心部からずらしてみましょう
07:29
and the ring will split up into arcs, OK.
するとリングは割れて弓の形になります
07:32
And you can put it on top of any image.
このようにしてレンズを活用します
07:35
On the graph paper, you can see
グラフ用紙を見て分かるように
07:37
how all the lines on the graph paper have been distorted.
直線はゆがんで曲線のように見えます
07:38
And again, this is a kind of an accurate model
この直線を曲げる力が重力レンズによって
07:40
of what happens with the gravitational lensing.
正確に表現されているのです
07:43
OK, so the question is: do we see this in the sky?
こういった現象を実際の天体望遠鏡はとらえているのでしょうか?
07:45
Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies?
このような歪んだ弓の形の光は銀河団の中に存在しているのでしょうか?
07:49
And the answer is yes.
その答えは YESです
07:53
And so, here's an image from the Hubble Space Telescope.
これはハッブル宇宙望遠鏡からの画像です
07:55
Many of the images you are seeing
画像の多くはこの宇宙望遠鏡が
07:57
are earlier from the Hubble Space Telescope.
最近のものではありませんが
07:59
Well, first of all, for the golden shape galaxies --
この金色に輝く銀河の数々を見てみると
08:01
those are the galaxies in the cluster.
これが銀河団だと分かります
08:03
They're the ones that are embedded in that sea of dark matter
銀河団はダークマターによって引き寄せられて出来た集合体で
08:06
that are causing the bending of the light
光を屈折させる原因です
08:10
to cause these optical illusions, or mirages, practically,
そして それにより
08:12
of the background galaxies.
銀河の光は歪んでみえるのです
08:15
So the streaks that you see, all these streaks,
ですから これらの縦や横に流れる光の帯は
08:17
are actually distorted images of galaxies that are much further away.
実際にはずっと離れた位置にある銀河がひずんでしまった姿なのです
08:20
So what we can do, then, is based on how much distortion
次に この画像の光の歪み具合を測って
08:24
we see in those images, we can calculate how much mass
そこにどれだけの質量が存在しているのかを
08:27
there must be in this cluster.
計算で導きだします
08:31
And it's an enormous amount of mass.
結果 そこには極めて大きな質量が存在しました
08:33
And also, you can tell by eye, by looking at this,
実際に眼で確認できる通り
08:35
that these arcs are not centered on individual galaxies.
これらの弓形は個々の銀河に集中しているのではなく
08:37
They are centered on some more spread out structure,
無数に広がった状態で存在している事が分かります
08:41
and that is the dark matter
そしてこのダークマターの中に
08:45
in which the cluster is embedded, OK.
銀河団が含まれているのです
08:49
So this is the closest you can get to kind of seeing
この画像がダークマターの影響を
08:52
at least the effects of the dark matter with your naked eye.
肉眼でかろうじて捉えられる画像です
08:54
OK, so, a quick review then, to see that you're following.
では 簡単におさらいです
08:57
So the evidence that we have
宇宙の 1/4はダークマターという
09:00
that a quarter of the universe is dark matter --
重力をもつ質量で
09:02
this gravitationally attracting stuff --
占められている証拠は
09:04
is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies
銀河の周りを回る星のスピードが非常に速いので
09:06
is much too large; it must be embedded in dark matter.
ダークマターが影響しているはずで
09:10
The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large;
銀河団の中の銀河の回転速度からも
09:13
it must be embedded in dark matter.
ダークマターの影響が考えられます
09:17
And we see these gravitational lensing effects, these distortions
そして光を屈折させる重力レンズ効果からも
09:19
that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
ダークマターが影響しているはずだと言えるのです
09:23
OK. So now, let's turn to dark energy.
では ここからはダークエネルギーについて話します
09:26
So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something
ダークエネルギーの存在を理解する為には 先ほどの
09:30
that Stephen Hawking referred to in the previous session.
スティーヴンホーキング氏の話に戻る必要があります
09:33
And that is the fact that space itself is expanding.
宇宙そのものが膨張し拡大しているという事実です
09:37
So if we imagine a section of our infinite universe --
この果てなく続く宇宙の一部に
09:41
and so I've put down four spiral galaxies, OK --
4つの銀河を並べるとしましょう
09:46
and imagine that you put down a set of tape measures,
その間に巻き尺を配置すると仮定します
09:49
so every line on here corresponds to a tape measure,
その縦と横に広がる線は
09:53
horizontal or vertical, for measuring where things are.
それぞれの位置を計測することができます
09:55
If you could do this, what you would find
もし 実際にそのような事が出来た場合
09:59
that with each passing day, each passing year,
この4つの銀河は日々 年々
10:01
each passing billions of years, OK,
やがては何十億年という時を経て
10:04
the distance between galaxies is getting greater.
少しずつお互いの距離を増し 離れていっている事が結果的に現れるのです
10:07
And it's not because galaxies are moving
これは これら4つの銀河が
10:10
away from each other through space.
お互いから離れるようにして動いているからではありません
10:11
They're not necessarily moving through space.
これらの銀河は宇宙を駆け巡っているのではないのです
10:14
They're moving away from each other
銀河の距離が離れていったのは
10:16
because space itself is getting bigger, OK.
宇宙そのものが膨張しているからなのです
10:18
That's what the expansion of the universe or space means.
それが ユニバース つまり宇宙全体の姿なのです
10:21
So they're moving further apart.
宇宙はぐんぐんと拡大し続けています
10:25
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,
ホーキング氏も触れていたのは
10:27
is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate.
ビッグバンが起きた後 宇宙が極度の速さで拡大したという点です
10:31
But because gravitationally attracting matter
しかし 引力をもつ物質が宇宙に
10:37
is embedded in this space,
存在するために
10:41
it tends to slow down the expansion of the space, OK.
宇宙の拡大を減速させる性質があります
10:43
So the expansion slows down with time.
よって拡大速度は時間とともに低下するのです
10:46
So, in the last century, OK, people debated
20世紀の科学者達は この宇宙の拡大は
10:49
about whether this expansion of space would continue forever;
永遠に続くものなのか それとも
10:53
whether it would slow down, you know,
衰えながらも
10:58
will be slowing down, but continue forever;
永遠に続くのか
11:00
slow down and stop, asymptotically stop;
あるいは やがては絶えてしまうものなのか議論しました
11:02
or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again.
速度が低下した後に収縮するのではないかとの意見もありました
11:07
So a little over a decade ago,
そして10年ほど前に
11:12
two groups of physicists and astronomers
2組の物理学者と天文学者達が
11:14
set out to measure the rate at which
宇宙の膨張速度の減少率を
11:19
the expansion of space was slowing down, OK.
計測したのです
11:21
By how much less is it expanding today,
今日の膨張率は数十億年昔と比べて
11:25
compared to, say, a couple of billion years ago?
どのくらい減少していたのでしょう
11:27
The startling answer to this question, OK, from these experiments,
結果は予想に反して驚くべきもので
11:30
was that space is expanding at a faster rate today
宇宙の膨張率は数十億年前に比べて
11:35
than it was a few billion years ago, OK.
増加している事が分かったのです
11:39
So the expansion of space is actually speeding up.
これは 宇宙が以前よりも速いスピードで拡大している事を表し
11:42
This was a completely surprising result.
大半の予想をくつがえす結果でした
11:45
There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK.
なぜ宇宙が膨張率を増しながら拡大しているのかという原因ははっきりと分かっていません
11:48
No one was predicting ahead of time this is what's going to be found.
誰もが予想だにしなかった結果で
11:54
It was the opposite of what was expected.
想像に反する発見でした
11:57
So we need something to be able to explain that.
ですから 私たちには宇宙が拡大し続けている原因を探る必要がありました
11:59
Now it turns out, in the mathematics,
この事を数学上で説明する場合
12:02
you can put it in as a term that's an energy,
この一連の現象を言い表すのに エネルギーの存在を使います
12:04
but it's a completely different type of energy
このエネルギーは
12:08
from anything we've ever seen before.
これまでに見てきたものとは全く別の種類で
12:09
We call it dark energy,
ダークエネルギーと呼ばれています
12:11
and it has this effect of causing space to expand.
ダークエネルギーは宇宙が膨張する要因を作り出しています
12:13
But we don't have a good motivation
公式にするのは
12:16
for putting it in there at this point, OK.
現時点ではできません
12:18
So it's really unexplained as to why we need to put it in.
公式にする妥当性も まだ説明がつかないのです
12:20
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you,
ですので 現段階で私の言える事は
12:23
is that, first of all, dark matter and dark energy
ダークマターとダークエネルギーは
12:27
are completely different things, OK.
全くの別物であるという事
12:29
There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe,
この二つの謎の物体が宇宙全体の大半を占めているという事
12:31
and they have very different effects.
そしてこの二つは全く別の役割を果たしているという事です
12:35
Dark matter, because it gravitationally attracts,
ダークマターは重力があるために
12:38
it tends to encourage the growth of structure, OK.
その周辺にある銀河を引き寄せ
12:41
So clusters of galaxies will tend to form,
銀河団という骨組みを構成する基になります
12:45
because of all this gravitational attraction.
これは ダークマターの重力無くしては出来ません
12:48
Dark energy, on the other hand,
一方で ダークエネルギーは
12:50
is putting more and more space between the galaxies,
宇宙空間を拡大させる事で 銀河同士の距離を広げ
12:52
makes it, the gravitational attraction between them decrease,
重力の影響を減少させる働きがあります
12:56
and so it impedes the growth of structure.
重力を減少させる事で 銀河団の構築を妨げるのです
12:59
So by looking at things like clusters of galaxies,
ですから 銀河団を観察し
13:02
and how they -- their number density,
銀河団の数密度や
13:05
how many there are as a function of time --
時間との相対関係を調べる事で
13:09
we can learn about how dark matter and dark energy
どのようにダークマターとダークエネルギーが
13:11
compete against each other in structure forming.
銀河団の形成に影響しているのかを探る事が出来ます
13:15
In terms of dark matter, I said that we don't have any,
ダークエネルギーに関しては 先ほども言ったように
13:18
you know, really persuasive argument for dark energy.
その存在を証明するような理論は発表されていません
13:21
Do we have anything for dark matter? And the answer is yes.
ダークマターに関しては 有力な理論が存在します
13:25
We have well-motivated candidates for the dark matter.
ダークマターの立証につながる有力理論とは
13:28
Now, what do I mean by well motivated?
数学的にも立証できるもので
13:31
I mean that we have mathematically consistent theories
その存在がきちんと確立されている理論の事であり
13:34
that were actually introduced
偶然にも全く異なった現象を
13:39
to explain a completely different phenomenon, OK,
説明する為に導きだされた理論です
13:41
things that I haven't even talked about,
まだここでは触れていませんが
13:44
that each predict the existence
どれも非常に作用のゆるい素粒子を
13:46
of a very weakly interacting, new particle.
予測している理論です
13:49
So, this is exactly what you want in physics:
物理では理想的なパターンです
13:52
where a prediction comes out of a mathematically consistent theory
数学的に説明のつく理論が作られ それが後に
13:54
that was actually developed for something else.
別の現象を説明に使われるのです
13:58
But we don't know if either of those
ですが 私たちは未だこれらの理論が
14:00
are actually the dark matter candidate, OK.
ダークマターを解き明かす候補なのか わかりません
14:03
One or both, who knows? Or it could be something completely different.
もしかしたら まったく違った場所に答えはあるのかもしれません
14:06
Now, we look for these dark matter particles
ダークマターの素粒子は
14:09
because, after all, they are here in the room, OK,
この場にでさえ存在しています
14:11
and they didn't come in the door.
ドアから入って来たのではなく
14:14
They just pass through anything.
全ての物体を通り抜けます
14:15
They can come through the building, through the Earth --
建物も 地球さえも通り抜けて
14:17
they're so non-interacting.
どの物体とも作用することはありません
14:19
So one way to look for them is to build detectors
ですから ダークマターの存在を探知する
14:21
that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it.
とても高性能の探知機を作ることも考えられます
14:24
So a crystal that will ring if that happens.
ダークマターに反応する鉱石はないか
14:28
So one of my colleagues up the road and his collaborators
同僚の一人が 共同研究者たちと協力して
14:31
have built such a detector.
そのような探知機を造りました
14:33
And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota,
ミネソタ州の鉄鉱地帯の地中奥深くに
14:35
OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days
その探知機を置き 研究を続けた結果
14:38
announced the most sensitive results so far.
二日前には 鋭い結果が発表されました
14:41
They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass
実際に何かの存在を確認したという訳ではないのですが
14:44
and the interaction strength of these dark matter particles are.
ダークマターが他の物体と作用の強さの限度を示唆するものでした
14:47
There's going to be a satellite telescope launched later this year
今年の終わりにはサテライト望遠鏡が打ち上げられます
14:50
and it will look towards the middle of the galaxy,
そして銀河の中心部を焦点として観測し
14:54
to see if we can see dark matter particles annihilating
ダークマターの素粒子が消滅した際に発する
14:57
and producing gamma rays that could be detected with this.
ガンマ線がその望遠鏡でとらえられるかもしれません
14:59
The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,
今年の末には稼働し始める
15:03
that we'll be turning on later this year.
大型ハドロン衝突型加速器の観測結果にも注目です
15:06
It is possible that dark matter particles might be produced
大型ハドロン衝突型加速器によって
15:09
at the Large Hadron Collider.
ダークマター素粒子が生まれるかもしれません
15:12
Now, because they are so non-interactive,
ダークマターは他の物質と
15:14
they will actually escape the detector,
作用しない為 加速器には探知されないでしょう
15:15
so their signature will be missing energy, OK.
つまり エネルギー質量が減少すると予想されるのです
15:18
Now, unfortunately, there is a lot of new physics
しかしながら エネルギー質量の損失を鍵としている
15:21
whose signature could be missing energy,
理論が多数存在しているため
15:24
so it will be hard to tell the difference.
それぞれの差を見極める事が必要です
15:26
And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed
そして最後に ダークマターやダークエネルギーの存在に対する疑問を解くためにデザインされた
15:28
specifically to address the questions of dark matter and dark energy --
天体望遠鏡が造られています
15:33
ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes
さらに3つの宇宙望遠鏡も現在打ち上げられる予定で
15:37
that are in competition right now
ダークマターやダークエネルギーの
15:40
to be launched to investigate dark matter and dark energy.
調査開始に乗り出しています
15:42
So in terms of the big questions:
今日はダークマターと
15:45
what is dark matter? What is dark energy?
ダークエネルギーとは何かという
15:47
The big questions facing physics.
物理学における大きな謎を話しました
15:49
And I'm sure you have lots of questions,
この件に関して質問がある方が沢山いらっしゃると思います
15:51
which I very much look forward to addressing
その方は是非 今からの72時間を使って
15:54
over the next 72 hours, while I'm here. Thank you.
私の所へお越し下さい 喜んで質問をお受けします
15:56
(Applause)
ありがとう (拍手)
15:58
Translator:Seiko Kawagoe
Reviewer:Takako Sato

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Patricia Burchat - Particle physicist
Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe.

Why you should listen

Patricia Burchat studies the universe's most basic ingredients -- the mysterious dark energy and dark matter that are massively more abundant than the visible stars and galaxies. She is one of the founders of the BaBar Collaboration at the Stanford Linear Accelerator Center, a project that's hoping to answer the question, "If there are as many anti-particles as there are particles, why can't we see all these anti-particles?"

She's a member of the Large Synoptic Survey Telescope project, which will allow scientists to monitor exploding supernovae and determine how fast the universe is expanding -- and map how mass is distributed throughout the universe. She's also part of Fermilab Experiment E791, studying the production and decay of charmed particles. Burchat received a Guggenheim Fellowship in 2005.

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Data provided by TED.

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