ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.

Why you should listen

As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.

Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.

Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.

In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.

In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.

More profile about the speaker
James Beacham | Speaker | TED.com
TEDxBerlin

James Beacham: How we explore unanswered questions in physics

ジェームズ・ビーチャム: 物理学の未解決問題をいかに探求するか

Filmed:
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ジェームズ・ビーチャムは物理学で最も重要な未解決問題の答を求めて、世界最大の科学実験施設であるCERNの大型ハドロン衝突型加速器で研究をしています。この面白く分かりやすいトークで、彼は科学はどのように展開していくかを紐解きます。未発見の基本粒子を探し、重力の謎を解き明かす旅路は空間の余剰次元へと向かい、探求はいかに継続していくのかが詳しく説明されます。
- Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:13
There is something about physics物理
0
1087
4185
ある物理の問題が
子供の頃から随分と私の頭を悩ませてきました
00:17
that has been really bothering気になる me
since以来 I was a little kidキッド.
1
5296
4000
それは科学者が
00:23
And it's related関連する to a question質問
2
11010
1809
100年もの間 問い続けても
答えが得られない問題に
00:24
that scientists科学者 have been asking尋ねる
for almostほぼ 100 years年,
3
12843
3244
関わるものです
00:28
with no answer回答.
4
16111
1169
00:31
How do the smallest最小 things in nature自然,
5
19108
3010
自然界で最小の物質であり
量子論の世界に属する素粒子と
00:34
the particles粒子 of the quantum量子 world世界,
6
22142
2153
自然界での最大の物体であり
重力で結びつけられている
00:36
match一致 up with the largest最大
things in nature自然 --
7
24319
3031
惑星や恒星や銀河とを
どうやって統一するのか？
00:39
planets惑星 and stars星 and galaxies銀河
held開催 together一緒に by gravity重力?
8
27374
3247
子供のころには
この問題に対して答えを出そうと
00:43
As a kidキッド, I would puzzleパズル
over questions質問 just like this.
9
31250
2773
顕微鏡や電磁石をいじくったり
00:46
I would fiddleフィドル around
with microscopes顕微鏡 and electromagnets電磁石,
10
34047
2892
微小世界の力や量子力学について
00:48
and I would read読む
about the forces力 of the small小さい
11
36963
2195
本を読んだりしました
00:51
and about quantum量子 mechanics力学
12
39182
1334
00:52
and I would marvel驚異 at how well
that description説明 matched一致する up
13
40540
3564
そして 本の記述が 私たちの実験結果と
よく合致していることに
驚きました
00:56
to our observation観察.
14
44128
1170
それから天体を観測しました
00:58
Then I would look at the stars星,
15
46220
1583
重力がかなり解明されていることも
学びました
00:59
and I would read読む about how well
we understandわかる gravity重力,
16
47827
2524
そして 私はこれらの２つのシステムを
統一する美しい理論が―
01:02
and I would think surely確かに,
there must必須 be some elegantエレガント way
17
50375
3350
あるに違いないと確信しました
01:05
that these two systemsシステム match一致 up.
18
53749
2645
しかし そのようなものはありません
01:09
But there's not.
19
57021
1401
本によると
01:11
And the books本 would say,
20
59673
1160
この２つの領域について
別々には研究が進んでいますが
01:12
yeah, we understandわかる a lot
about these two realms領域 separately別々に,
21
60857
3183
数学的に結び付けようとすると
01:16
but when we try to linkリンク
them mathematically数学的に,
22
64064
2610
全くうまくいきません
01:18
everything breaks休憩.
23
66698
1330
01:20
And for 100 years年,
24
68674
1310
100年もの間
01:22
noneなし of our ideasアイデア as to how to solve解決する
this basically基本的に physics物理 disaster災害,
25
70008
5028
この根本的な物理学上の破綻を
解く試みはどれも
実験による裏付けができませんでした
01:27
has ever been supportedサポートされる by evidence証拠.
26
75060
1814
01:30
And to little old古い me --
27
78271
1654
少し大きくなった私―
01:31
little, curious好奇心, skeptical懐疑的な Jamesジェームス --
28
79949
1810
好奇心旺盛で 疑り深い子供の私には
この状況は到底
納得のいくものではありませんでした
01:33
this was a supremely最高に unsatisfying不満足な answer回答.
29
81783
2868
01:38
So, I'm still a skeptical懐疑的な little kidキッド.
30
86011
2233
そうです 私は今でも疑り深い子供なのです
01:40
Flash-forwardフラッシュフォワード now
to December12月 of 2015,
31
88268
3810
ここで2015年の12月に話が飛びますが
01:45
when I found見つけた myself私自身 smackスマック in the middle中間
32
93029
2474
この時 私がその中心にいた物理の世界は
天地のひっくり返る騒ぎのまっただ中でした
01:47
of the physics物理 world世界
beingであること flippedフリップされた on its head頭.
33
95527
2940
CERN（欧州原子核研究機構）で
興味深いデータが見つかったことに端を発します
01:51
It all started開始した when we at CERNCERN
saw something intriguing興味をそそる in our dataデータ:
34
99999
3320
01:55
a hintヒント of a new新しい particle粒子,
35
103343
2274
それは新粒子の兆しであり
長年の問題に 驚くべき解答が
得られる可能性を匂わせていました
01:57
an inkling言葉遣い of a possiblyおそらく extraordinary特別な
answer回答 to this question質問.
36
105641
4216
02:03
So I'm still a skeptical懐疑的な
little kidキッド, I think,
37
111777
2127
私は まだ疑り深い子供だと思うのですが
今や 素粒子ハンターでもあるのです
02:05
but I'm alsoまた、 now a particle粒子 hunterハンター.
38
113928
2133
私は 物理学者で
稼働中の実験施設では最大の
02:08
I am a physicist物理学者 at CERN'sCERNの
Large大 Hadronハドロン Colliderコライダー,
39
116085
3463
CERNの大型ハドロン衝突型加速器で
研究しています
02:11
the largest最大 science科学
experiment実験 ever mounted取り付けられた.
40
119572
3471
02:15
It's a 27-kilometer-キロメートル tunnelトンネル
on the border境界 of Franceフランス and Switzerlandスイス
41
123877
3535
これは フランスとスイスの国境にまたがる
27キロのトンネルで
地下100メートルに埋められています
02:19
buried埋葬された 100 metersメートル underground地下.
42
127436
1850
このトンネルの中で
02:21
And in this tunnelトンネル,
43
129310
1154
宇宙空間よりも冷たい超伝導磁石を使って
02:22
we use superconducting超伝導 magnets磁石
colderより寒い than outerアウター spaceスペース
44
130488
3953
陽子を光速近くまで加速して
02:26
to accelerate加速する protons陽子
to almostほぼ the speed速度 of light光
45
134465
3061
１秒間に数百万回 衝突させ
02:29
and slamスラム them into each各 other
millions何百万 of times回 per〜ごと second二番,
46
137550
3877
その衝突による生成粒子を捉えて
02:33
collecting収集する the debrisデブリ of these collisions衝突
47
141451
2826
新たな 未発見の基本粒子を探しています
02:36
to searchサーチ for new新しい, undiscovered発見されていない
fundamental基本的な particles粒子.
48
144301
3971
02:40
Its design設計 and construction建設
took取った decades数十年 of work
49
148727
2464
この施設の設計と建設は
世界中から集まった物理学者の
02:43
by thousands千 of physicists物理学者
from around the globeグローブ,
50
151215
3032
数十年間に渡る努力の賜物です
2015年の夏には
02:46
and in the summer夏 of 2015,
51
154271
2541
人類史上最大のエネルギーでの
衝突型加速器実験をするために
02:48
we had been workingワーキング tirelessly飽くことなく
to switchスイッチ on the LHCLHC
52
156836
3424
この大型ハドロン衝突型加速器（LHC）の
稼働に向けて精力的に働いていました
02:52
at the highest最高 energyエネルギー that humans人間
have ever used in a collider衝突者 experiment実験.
53
160284
4467
高いエネルギーは重要です
02:57
Now, higher高い energyエネルギー is important重要
54
165735
2523
なぜなら 素粒子の世界では
03:00
because for particles粒子,
there is an equivalence等価
55
168282
2187
エネルギーと質量は等しいからです
03:02
betweenの間に energyエネルギー and particle粒子 mass質量,
56
170493
2201
質量は 自然が与えた ただの数値です
03:04
and mass質量 is just a number数
put there by nature自然.
57
172718
2461
03:08
To discover発見する new新しい particles粒子,
58
176068
1318
新粒子を発見するには
より大きな数値に達する必要があります
03:09
we need to reachリーチ these biggerより大きい numbers数字.
59
177410
2122
そこで より高エネルギーを生む
より大きな衝突型加速器が必要です
03:11
And to do that, we have to buildビルドする
a biggerより大きい, higher高い energyエネルギー collider衝突者,
60
179556
3254
そして 世界で最高エネルギーを生む
最大の加速器が
03:14
and the biggest最大, highest最高
energyエネルギー collider衝突者 in the world世界
61
182834
2565
CERNのLHCなのです
03:17
is the Large大 Hadronハドロン Colliderコライダー.
62
185423
1466
そこでは 陽子を数千兆回衝突させ
03:20
And then, we collide衝突する protons陽子
quadrillions四角形 of times回,
63
188271
4899
何か月にもわたる時間をかけて
そのデータを集めます
03:25
and we collect集める this dataデータ very slowlyゆっくり,
over months数ヶ月 and months数ヶ月.
64
193194
4284
03:30
And then new新しい particles粒子 mightかもしれない showショー up
in our dataデータ as bumpsバンプ --
65
198813
4335
すると 新粒子が データのグラフ上の
コブとして表れてくるかもしれません
予測値からのわずかな偏りであり
03:35
slightわずかな deviations偏差 from what you expect期待する,
66
203172
2445
滑らかな線に凹凸を与える
一群のデータ点です
03:37
little clustersクラスタ of dataデータ pointsポイント
that make a smooth滑らかな lineライン not so smooth滑らかな.
67
205641
3967
例えば このグラフ上のコブは
03:42
For example例, this bumpバンプ,
68
210379
1721
2012年に数ヶ月間
データを蓄積した結果ですが
03:45
after months数ヶ月 of data-takingデータ収集 in 2012,
69
213010
2533
03:47
led to the discovery発見
of the Higgsヒッグス particle粒子 --
70
215567
2129
ボソン粒子のひとつである
ヒッグス粒子の発見に至り
03:49
the Higgsヒッグス bosonボソン --
71
217720
1205
03:50
and to a Nobelノーベル Prize賞
for the confirmation確認 of its existence存在.
72
218949
3365
粒子の存在が裏付けることで
ノーベル賞受賞にもつながりました
2015年に エネルギーが
大幅に増強されたことによって
03:55
This jumpジャンプ up in energyエネルギー in 2015
73
223972
3558
新粒子 つまり長く未解決だった問題への
新たな答を発見する
04:00
represented代表的な the bestベスト chanceチャンス
that we as a species種 had ever had
74
228628
3292
04:03
of discovering発見する new新しい particles粒子 --
75
231944
1477
史上最大のチャンスが訪れました
04:05
new新しい answers答え to these
long-standing長年の questions質問,
76
233445
2112
なぜなら ヒッグス粒子を発見した時の
04:07
because it was almostほぼ
twice二度 as much energyエネルギー as we used
77
235581
3097
04:10
when we discovered発見された the Higgsヒッグス bosonボソン.
78
238702
1922
約２倍のエネルギーだからです
私の同僚の多くは この一瞬に
研究生活の全てを賭けていました
04:12
Manyたくさんの of my colleagues同僚 had been workingワーキング
their彼らの entire全体 careersキャリア for this moment瞬間,
79
240648
3741
率直に言って
好奇心旺盛な子供の私にとっては
04:16
and frankly率直に, to little curious好奇心 me,
80
244413
2076
04:18
this was the moment瞬間
I'd been waiting待っている for my entire全体 life.
81
246513
2910
それまでの人生は
この一瞬を待つためだったのです
2015年は まさにその時でした
04:21
So 2015 was go time.
82
249447
1731
2015年の６月に
04:24
So June六月 2015,
83
252654
2210
LHCは再稼働しました
04:27
the LHCLHC is switched切り替え back on.
84
255722
2659
私は同僚たちと一緒に
息もできないほどドキドキしていました
04:31
My colleagues同僚 and I held開催 our breath呼吸
and bitビット our fingernails爪,
85
259040
2877
そして ついに この最高エネルギーでの
04:33
and then finally最後に we saw
the first protonプロトン collisions衝突
86
261941
2511
陽子衝突の１回目を観測しました
04:36
at this highest最高 energyエネルギー ever.
87
264476
1956
拍手と乾杯と祝福が起こりました
04:38
Applause拍手, champagneシャンパン, celebrationお祝い.
88
266456
2076
科学界の節目でした
04:40
This was a milestoneマイルストーン for science科学,
89
268556
3596
この新たに観測されたデータから
何が発見できるかは未知数でした
04:44
and we had no ideaアイディア what we would find
in this brand-new真新しい dataデータ.
90
272176
4622
数週間後にはグラフ上に
コブを見つけました
04:51
And then a few少数 weeks週 later後で,
we found見つけた a bumpバンプ.
91
279990
2178
あまり大きくはありませんでしたが
04:56
It wasn'tなかった a very big大きい bumpバンプ,
92
284192
1676
眉を上げるには十分な大きさのコブでした
04:58
but it was big大きい enough十分な to make
you raise上げる your eyebrow眉.
93
286952
2512
眉を上げる段階を10段階に分けて
05:01
But on a scale規模 of one to 10
for eyebrow眉 raises起き上がる,
94
289488
2251
10を新粒子発見とすると
05:03
if 10 indicates指示する that you've
discovered発見された a new新しい particle粒子,
95
291763
2610
今回は４ぐらいでした
05:06
this eyebrow眉 raise上げる is about a four4つの.
96
294397
1727
（笑）
05:08
(Laughter笑い)
97
296148
1150
何時間も 何日間も 何週間もかけて
このわずかなコブについて
05:10
I spent過ごした hours時間, days日々, weeks週
in secret秘密 meetings会議,
98
298432
5211
同僚たちと秘密裏に話し合い
05:15
arguing議論する with my colleagues同僚
over this little bumpバンプ,
99
303667
2360
05:18
poking突き刺す and prodding起訴 it with our most最も
ruthless無慈悲な experimental実験的 sticksスティック
100
306051
3236
データを徹底的に調べ上げ
05:21
to see if it would withstand耐える scrutiny精査.
101
309311
1977
精査に耐えるかどうかを検討しました
何か月もの間 憑りつかれた様に
研究をしました
05:23
But even after months数ヶ月
of workingワーキング feverishly熱く --
102
311988
3461
家には帰らず 研究所に寝泊まりし
05:27
sleeping睡眠 in our officesオフィス
and not going home,
103
315473
2432
キャンディバーを夕食にして
05:29
candyキャンディー barsバー for dinnerディナー,
104
317929
2077
バケツ一杯のコーヒーを飲み―
05:32
coffeeコーヒー by the bucketfulバケツフル --
105
320030
1570
物理学者は コーヒーを図表に変える
機械のようなものですが―
05:33
physicists物理学者 are machines機械
for turning旋回 coffeeコーヒー into diagramsダイアグラム --
106
321624
4243
（笑）
05:37
(Laughter笑い)
107
325891
1399
しかし このわずかなコブは消えませんでした
05:39
This little bumpバンプ would not go away.
108
327314
2536
そして 数か月後
05:42
So after a few少数 months数ヶ月,
109
330704
2138
我々はこのわずかなコブを
明快なメッセージとともに世界に発表しました
05:44
we presented提示された our little bumpバンプ to the world世界
with a very clearクリア messageメッセージ:
110
332866
3710
それは このわずかなコブは興味深いが
決定的ではないので
05:49
this little bumpバンプ is interesting面白い
but it's not definitive決定的な,
111
337457
2711
さらなるデータを取って
注意深く観測するつもりだということです
05:52
so let's keep an eye眼 on it
as we take more dataデータ.
112
340192
3329
私たちはこのコブに関して
冷静でいようとしました
05:55
So we were trying試す to be
extremely極端な coolクール about it.
113
343872
2291
いずれにしろ
この発表は世界中に広まりました
05:59
And the world世界 ran走った with it anywayとにかく.
114
347463
2188
マスコミはこぞって取り上げました
06:02
The newsニュース loved愛された it.
115
350383
1632
06:04
People said it reminded思い出した
them of the little bumpバンプ
116
352735
2555
このコブはヒッグス粒子発見の
過程で現れたコブを
彷彿とさせると言われました
06:07
that was shown示された on the way
toward〜に向かって the Higgsヒッグス bosonボソン discovery発見.
117
355314
3423
さらに 同業者である理論物理学者たちは
06:10
Better than that,
my theorist理論家 colleagues同僚 --
118
358761
3128
私の大好きな人たちですが
06:14
I love my theorist理論家 colleagues同僚 --
119
362548
2317
理論家たちはこのコブについて
500本もの論文を書きました
06:16
my theorist理論家 colleagues同僚 wrote書きました
500 papers論文 about this little bumpバンプ.
120
364889
3612
06:20
(Laughter笑い)
121
368525
1455
（笑）
素粒子物理学界は
天地がひっくり返るほどの大騒ぎでした
06:22
The world世界 of particle粒子 physics物理
had been flippedフリップされた on its head頭.
122
370574
3966
何故 この問題のコブは
何千人もの物理学者たちが―
06:27
But what was it about this particular特に bumpバンプ
123
375745
4242
06:32
that caused原因 thousands千 of physicists物理学者
to collectively集合的に lose失う their彼らの coolクール?
124
380011
4090
誰も彼も冷静さを失うほどの
代物なのでしょうか
このわずかなコブは独特でした
06:37
This little bumpバンプ was uniqueユニークな.
125
385596
1436
このコブが示唆するのは
06:40
This little bumpバンプ indicated指示された
126
388198
1369
ある種の衝突が 予想外に多く
観測されているということです
06:41
that we were seeing見る an unexpectedly意外にも
large大 number数 of collisions衝突
127
389591
3022
その衝突の生成物は
２つの光子だけ つまり
06:44
whoseその debrisデブリ consisted構成された
of only two photons光子,
128
392637
3331
２個の光の粒子だけなのです
06:47
two particles粒子 of light光.
129
395992
1244
06:49
And that's rareまれな.
130
397260
1237
これは稀なことです
粒子の衝突は自動車の衝突とは違います
06:51
Particle粒子 collisions衝突 are not
like automobile自動車 collisions衝突.
131
399069
2620
06:53
They have different異なる rulesルール.
132
401713
1519
別の法則に従います
２つの粒子が
光速に近い速さで衝突する時は
06:55
When two particles粒子 collide衝突する
at almostほぼ the speed速度 of light光,
133
403256
2650
量子論が適用されます
06:57
the quantum量子 world世界 takes over.
134
405930
1421
量子論の世界では
06:59
And in the quantum量子 world世界,
135
407375
1260
２つの粒子から
新しい粒子が１つできますが
07:00
these two particles粒子
can briefly簡単に create作成する a new新しい particle粒子
136
408659
3193
その粒子の寿命はごくわずかな時間で
07:03
that lives人生 for a tiny小さな fraction分数 of a second二番
137
411876
2780
別の粒子に分裂して検出されます
07:06
before splitting分割 into other particles粒子
that hitヒット our detector検出器.
138
414680
2881
車の衝突で考えると 衝突の瞬間に
２台の車が消えて
07:09
Imagine想像する a car車 collision衝突
where the two cars車 vanish消える upon〜に impact影響,
139
417585
3405
その場所に自転車が１台現れるということです
07:13
a bicycle自転車 appears登場する in their彼らの place場所 --
140
421014
2269
07:15
(Laughter笑い)
141
423307
1071
（笑）
その自転車は分裂して
２台のスケートボードになり
07:16
And then that bicycle自転車 explodes爆発する
into two skateboardsスケートボード,
142
424402
2461
これが観測器で検出されます
07:18
whichどの hitヒット our detector検出器.
143
426887
1181
07:20
(Laughter笑い)
144
428092
1379
（笑）
うまくいけばですが
正確には少し違います
07:21
Hopefullyうまくいけば, not literally文字通り.
145
429495
1953
この実験は非常に高くつきます
07:23
They're very expensive高価な.
146
431472
1342
２個の光子だけしか検出されない例は
極めて稀です
07:26
Eventsイベント where only two photons光子
hitヒット out detector検出器 are very rareまれな.
147
434191
3748
光子は素粒子の中でも特別な性質を持つため
07:29
And because of the special特別
quantum量子 propertiesプロパティ of photons光子,
148
437963
3722
２つの光子しか生み出さないような
新粒子の可能性は―
07:33
there's a very small小さい number数
of possible可能 new新しい particles粒子 --
149
441709
3788
先程の謎の自転車に相当しますが―
07:37
these mythical神話的な bicycles自転車 --
150
445521
1497
非常に限られます
07:39
that can give birth誕生 to only two photons光子.
151
447042
2243
しかし その選択肢の一つは
かなりの高エネルギーで
07:41
But one of these optionsオプション is huge巨大,
152
449812
2836
07:44
and it has to do with
that long-standing長年の question質問
153
452672
2836
私を子供の頃から悩ませていた
07:47
that bothered悩まされる me as a tiny小さな little kidキッド,
154
455532
2522
あの積年の問題
つまり重力に関係します
07:50
about gravity重力.
155
458078
1360
重力はとても強い力に見えるかもしれません
07:53
Gravity重力 mayかもしれない seem思われる superスーパー strong強い to you,
156
461946
2672
しかし 実際には 自然界の他の力に比べると
信じられないほど弱い力です
07:56
but it's actually実際に crazily狂った weak弱い
compared比較した to the other forces力 of nature自然.
157
464642
4100
私が跳ねるだけで
簡単に重力を打ち負かすことができますが
08:00
I can briefly簡単に beatビート gravity重力 when I jumpジャンプ,
158
468766
2631
手から陽子を取り出すことはできません
08:04
but I can't pickピック a protonプロトン out of my handハンド.
159
472390
2843
重力は自然界の他の力と比べると
どの程度の強さなのか？
08:08
The strength力 of gravity重力 compared比較した
to the other forces力 of nature自然?
160
476463
3216
10の39乗分の1です
08:12
It's 10 to the minusマイナス 39.
161
480480
2190
小数点以下に39個の０が並びます
08:14
That's a decimal小数点以下の with 39 zerosゼロ after it.
162
482694
2537
さらに悪いことに
08:17
Worse悪い than that,
163
485255
1157
自然界の他の力は
私たちが標準モデルと呼ぶ理論で
08:18
all of the other known既知の forces力 of nature自然
are perfectly完全に described記載された
164
486436
3027
08:21
by this thing we call the Standard標準 Modelモデル,
165
489487
2037
完全に説明できます
これは 自然界を最も小さな尺度で説明できる
現時点での最良の理論です
08:23
whichどの is our current現在 bestベスト description説明
of nature自然 at its smallest最小 scalesスケール,
166
491548
3435
率直に言って
08:27
and quiteかなり frankly率直に,
167
495007
1156
人類の最も優れた成果の１つです
08:28
one of the most最も successful成功した
achievements業績 of humankind人類 --
168
496187
4177
重力は例外です
重力は標準理論に含まれていません
08:32
exceptを除いて for gravity重力, whichどの is absent不在
from the Standard標準 Modelモデル.
169
500388
4012
有り得ません
08:36
It's crazy狂った.
170
504424
1150
重力の大半は
消えてしまったというのでしょうか
08:38
It's almostほぼ as thoughしかし most最も
of gravity重力 has gone行った missing行方不明.
171
506046
3100
私たちは重力を少しは感じますが
08:42
We feel a little bitビット of it,
172
510394
1667
残りはどこにあるのでしょう
08:44
but where'sどこですか the rest残り of it?
173
512085
1676
誰も知りません
08:45
No one knows知っている.
174
513785
1282
さて 大胆な説明を提案している
ある仮説があります
08:48
But one theoretical理論的 explanation説明
proposes提案する a wild野生 solution溶液.
175
516003
4403
私たちは
08:54
You and I --
176
522120
1339
後ろの方のあなたも
08:55
even you in the back --
177
523483
1578
３次元の空間にいます
08:57
we liveライブ in three三 dimensionsディメンション of spaceスペース.
178
525085
2145
08:59
I hope希望 that's a
non-controversial非論争のない statementステートメント.
179
527254
2557
このことは
受け入れていただけるといいのですが
09:01
(Laughter笑い)
180
529835
1829
（笑）
既知の粒子も全て３次元空間に存在します
09:03
All of the known既知の particles粒子 alsoまた、 liveライブ
in three三 dimensionsディメンション of spaceスペース.
181
531688
3438
実は 粒子があるということは
３次元空間において
09:07
In fact事実, a particle粒子 is just another別の name名
182
535150
2190
その場所のエネルギーが
基底より高い状態にあるということです
09:09
for an excitation励起
in a three-dimensional三次元 fieldフィールド;
183
537364
3009
空間が局所的に揺らいるのです
09:12
a localizedローカライズされた wobblingウォブリング in spaceスペース.
184
540397
1920
もっと重要なことは こういった物理を
記述するために用いる数学では
09:15
More importantly重要なこと, all the math数学
that we use to describe説明する all this stuffもの
185
543288
3529
次元の数は３つだと仮定としていることです
09:18
assumes前提 that there are only
three三 dimensionsディメンション of spaceスペース.
186
546841
3073
しかし数学は数学です
いろんな数学的な扱いを試すことができます
09:21
But math数学 is math数学, and we can play遊びます
around with our math数学 howeverしかしながら we want.
187
549938
3381
とても長い間
空間の余剰次元について
09:25
And people have been playing遊ぶ around
with extra余分な dimensionsディメンション of spaceスペース
188
553343
3166
いろいろと考えられてきました
09:28
for a very long time,
189
556533
1155
ただこれは 抽象的な数学の概念に
すぎませんでした
09:29
but it's always been an abstract抽象
mathematical数学 concept概念.
190
557712
2585
つまり 周りを見回しても―
後ろの方も見回してください
09:32
I mean, just look around you --
you at the back, look around --
191
560321
3172
明らかに空間には３次元しかありません
09:35
there's clearlyはっきりと only
three三 dimensionsディメンション of spaceスペース.
192
563517
2281
それが現実ではなかったらどうしますか？
09:38
But what if that's not true真実?
193
566954
1559
重力の失われた部分は
私たちには見えない空間の余剰次元に
09:42
What if the missing行方不明 gravity重力 is leaking漏れ
into an extra-spatial余分な空間 dimension寸法
194
570109
6255
09:48
that's invisible目に見えない to you and I?
195
576388
1956
漏れているとすると
どうでしょう？
この空間の余剰次元も見えれば
重力は他の力と同じぐらい強いのに
09:51
What if gravity重力 is just as strong強い
as the other forces力
196
579355
3094
私たちが感じられるのは
重力のほんの小さな断面だけなので
09:54
if you were to view見る it in this
extra-spatial余分な空間 dimension寸法,
197
582473
3141
重力がとても弱い力だと考えられているのなら
09:57
and what you and I experience経験
is a tiny小さな sliceスライス of gravity重力
198
585638
2900
どうでしょう？
10:00
make it seem思われる very weak弱い?
199
588562
1897
もしこの仮説が本当ならば
10:04
If this were true真実,
200
592158
1175
素粒子の標準モデルを
拡張しなければなりません
10:05
we would have to expand拡大する
our Standard標準 Modelモデル of particles粒子
201
593357
2748
そうすると 余剰次元の素粒子
つまり重力の高次元素粒子―
10:08
to include含める an extra余分な particle粒子,
a hyperdimensional多次元 particle粒子 of gravity重力,
202
596129
4086
空間の余剰次元に存在する
特別な重力子を含めることができます
10:12
a special特別 graviton重力 that lives人生
in extra-spatial余分な空間 dimensionsディメンション.
203
600239
2995
皆さんの様子からすると
10:15
I see the looks外見 on your faces顔.
204
603258
1465
このようにお思いでしょう
10:16
You should be asking尋ねる me the question質問,
205
604747
1819
「一体どうやってこんな途方もない
SF小説のようなアイディアを試すのだろう？
10:18
"How in the world世界 are we going to testテスト
this crazy狂った, science科学 fictionフィクション ideaアイディア,
206
606590
3644
10:22
stuck立ち往生 as we are in three三 dimensionsディメンション?"
207
610258
2491
私たちは３次元空間に捕らわれているのに」
こういうときはいつも
10:24
The way we always do,
208
612773
1282
２つの陽子を衝突させるのです
10:26
by slammingスラミング together一緒に two protons陽子 --
209
614079
2139
10:28
(Laughter笑い)
210
616242
1152
（笑）
十分に激しい衝突ならば
10:29
Hardハード enough十分な that
the collision衝突 reverberates残響
211
617418
2564
そこにあるべき空間の余剰次元を
揺るがせて
10:32
into any extra-spatial余分な空間 dimensionsディメンション
that mightかもしれない be there,
212
620006
2691
直ちに高次元の重力子が生まれ
10:34
momentarily一瞬 creating作成
this hyperdimensional多次元 graviton重力
213
622721
2599
すぐにLHCがある３次元空間にポンと戻り
10:37
that then snapsスナップ back
into the three三 dimensionsディメンション of the LHCLHC
214
625344
4380
２つの光子に
つまり２個の光の粒子に分裂します
10:41
and spits唾液 off two photons光子,
215
629748
1822
10:44
two particles粒子 of light光.
216
632278
1338
ここで仮定した余剰次元の重力子は
10:47
And this hypothetical仮説的,
extra-dimensional余分な graviton重力
217
635417
2910
２個の光子によるわずかなコブを
生み出せるという
10:50
is one of the only possible可能,
hypothetical仮説的 new新しい particles粒子
218
638351
3707
特別な量子的特徴を持ちうる
10:54
that has the special特別 quantum量子 propertiesプロパティ
219
642082
2135
仮想的な新粒子のひとつです
10:56
that could give birth誕生 to our little,
two-photon2光子 bumpバンプ.
220
644241
4236
重力の謎を解き明かし
11:02
So, the possibility可能性 of explaining説明する
the mysteries謎 of gravity重力
221
650000
5820
11:07
and of discovering発見する extra余分な
dimensionsディメンション of spaceスペース --
222
655844
3498
空間の余剰次元を発見する可能性―
もう皆さんはお判りでしょう
11:11
perhapsおそらく now you get a senseセンス
223
659366
1592
どうして何千人もの物理オタクが データ上の
２個の光子からできるわずかなコブに
11:12
as to why thousands千 of physics物理 geeksオタク
collectively集合的に lost失われた their彼らの coolクール
224
660982
4124
誰も彼も冷静さを失ったのか
11:17
over our little, two-photon2光子 bumpバンプ.
225
665130
1882
11:19
A discovery発見 of this typeタイプ
would rewriteリライト the textbooks教科書.
226
667036
2900
教科書を書き換えるほどの発見です
ここで思い出してください
11:22
But remember思い出す,
227
670739
1152
その時この研究をしていた
11:23
the messageメッセージ from us experimentalists実験者
228
671915
1724
実験物理学者たちが出したメッセージは
とても明確でした
11:25
that actually実際に were doing
this work at the time,
229
673663
2239
「もっとデータが必要です」
11:27
was very clearクリア:
230
675926
1154
11:29
we need more dataデータ.
231
677104
1174
データが蓄積されれば
11:30
With more dataデータ,
232
678302
1519
このわずかなコブが
パリッと素敵なノーベル賞になるか
11:31
the little bumpバンプ will eitherどちらか turn順番 into
a niceいい, crisp鮮明 Nobelノーベル Prize賞 --
233
679845
4024
11:35
(Laughter笑い)
234
683893
1760
（笑）
11:37
Or the extra余分な dataデータ will fill埋める in
the spaceスペース around the bumpバンプ
235
685677
2964
新たなデータがコブの周囲を埋めて
11:40
and turn順番 it into a niceいい, smooth滑らかな lineライン.
236
688665
1866
滑らかな線となるか判ります
私たちはデータを取り続けました
11:43
So we took取った more dataデータ,
237
691515
1218
数ヶ月かかって５倍の量のデータを集めた結果
11:44
and with five五 times回 the dataデータ,
severalいくつかの months数ヶ月 later後で,
238
692757
2577
このわずかなコブは
11:47
our little bumpバンプ
239
695358
1690
滑らかな線になりました
11:49
turned回した into a smooth滑らかな lineライン.
240
697072
2348
マスコミは「大きな失望」とか
「消えた希望」とか
11:55
The newsニュース reported報告 on a "huge巨大
disappointment失望," on "faded退色した hopes希望,"
241
703217
3484
素粒子物理学者たちの「残念」などと
報道しました
11:58
and on particle粒子 physicists物理学者 "beingであること sad悲しい."
242
706725
2510
12:01
Given与えられた the toneトーン of the coverageカバレッジ,
243
709259
1811
このように報道されたので
世間は 私たちがLHCを閉鎖し
帰国したと考えたことでしょう
12:03
you'dあなたは think that we had decided決定しました
to shutシャット down the LHCLHC and go home.
244
711094
3488
12:06
(Laughter笑い)
245
714606
1150
（笑）
しかし そんなことはしません
12:08
But that's not what we did.
246
716628
1603
何故でしょうか？
12:13
But why not?
247
721057
2014
仮に新粒子を発見できなくても
まあ実際だめでしたが―
12:16
I mean, if I didn't discover発見する
a particle粒子 -- and I didn't --
248
724475
2845
何故ここで話をしているのか？
12:20
if I didn't discover発見する a particle粒子,
why am I here talking話す to you?
249
728209
3029
何故 恥ずかしさに肩を落とし
12:23
Why didn't I just hangハング my head頭 in shame恥
250
731262
2437
帰国しないのでしょうか？
12:25
and go home?
251
733723
1224
素粒子物理学者は探査をしています
12:31
Particle粒子 physicists物理学者 are explorers探検家.
252
739169
3351
私たちは
専ら地図を作っているようなものです
12:35
And very much of what we do
is cartography地図作成.
253
743421
2952
LHCから離れて
分かりやすく説明します
12:39
Let me put it this way: forget忘れる
about the LHCLHC for a second二番.
254
747468
2852
あなたが宇宙飛行士で
宇宙の彼方の惑星に到着し
12:42
Imagine想像する you are a spaceスペース explorer冒険者
arriving到着 at a distant遠い planet惑星,
255
750344
3382
異星人を探しているとします
12:45
searching検索 for aliens宇宙人.
256
753750
1325
最初に何をすべきでしょう？
12:47
What is your first task仕事?
257
755099
1522
すぐに惑星を周回し 着陸し
生命の大きく顕著な兆候がないか
12:49
To immediatelyすぐに orbit軌道 the planet惑星,
land土地, take a quickクイック look around
258
757931
3076
ざっと調べて地球の基地に報告するでしょう
12:53
for any big大きい, obvious明らか signs兆候 of life,
259
761031
1886
ざっと調べて地球の基地に報告するでしょう
12:54
and report報告する back to home baseベース.
260
762941
1819
この段階に私たちはいます
12:56
That's the stageステージ we're at now.
261
764784
1624
LHCで はっきりとした
12:59
We took取った a first look at the LHCLHC
262
767269
1487
大きな新粒子を探すための最初の調査をし
13:00
for any new新しい, big大きい,
obvious-to-spot明白な particles粒子,
263
768780
2284
何もなかったと報告をしたところです
13:03
and we can report報告する that there are noneなし.
264
771088
1950
私たちは遠くの山に
異星人らしき変なコブを見ましたが
13:05
We saw a weird-looking奇妙に見える alienエイリアン bumpバンプ
on a distant遠い mountain山,
265
773631
2673
近寄って見ると それは岩でした
13:08
but once一度 we got closerクローザー,
we saw it was a rock岩.
266
776328
2170
そこで私たちはどうするでしょう？
諦めて飛び去りますか？
13:10
But then what do we do?
Do we just give up and fly飛ぶ away?
267
778816
2640
13:13
Absolutely絶対に not;
268
781480
1287
絶対に違います
そんなことをするのは最悪の科学者です
13:14
we would be terribleひどい scientists科学者 if we did.
269
782791
2305
13:17
No, we spend費やす the next次 coupleカップル
of decades数十年 exploring探検する,
270
785120
3613
そうではなくて
次の二十年間かけて探検をして
その星の詳細な地図を作り
13:20
mappingマッピング out the territory地域,
271
788757
1480
高性能の機器で砂を厳密に調べて
13:22
siftingふるい分け throughを通して the sand砂
with a fine instrument計器,
272
790261
2365
全ての石の下を探り
13:24
peeking覗く under下 everyすべて stone石,
273
792650
1458
地面に穴をあけます
13:26
drilling掘削 under下 the surface表面.
274
794132
1554
新粒子はすぐに大きな
はっきりとしたコブとして
13:28
New新しい particles粒子 can eitherどちらか
showショー up immediatelyすぐに
275
796106
2593
現れるかもしれませんし
13:30
as big大きい, obvious-to-spot明白な bumpsバンプ,
276
798723
2133
何年もの間データを取り続けてから
やっと現れるかもしれません
13:32
or they can only reveal明らかにする themselves自分自身
after years年 of dataデータ taking取る.
277
800880
3941
人類は非常に高いエネルギーでの探索を
LHCで始めたばかりです
13:38
Humanity人類 has just begun始まった its exploration探査
at the LHCLHC at this big大きい high高い energyエネルギー,
278
806103
4410
もっと探索しなくてはなりません
13:42
and we have much searching検索 to do.
279
810537
1791
もし10年あるいは20年経っても
新粒子を発見できなかったらどうしましょう？
13:44
But what if, even after 10 or 20 years年,
we still find no new新しい particles粒子?
280
812352
5825
より大きな実験設備を建設します
13:51
We buildビルドする a biggerより大きい machine機械.
281
819053
1695
13:52
(Laughter笑い)
282
820772
1574
（笑）
もっと高いエネルギーで実験をします
13:54
We searchサーチ at higher高い energiesエネルギー.
283
822370
1690
もっと高いエネルギーで実験をします
13:56
We searchサーチ at higher高い energiesエネルギー.
284
824476
1570
100キロのトンネルを造る計画は
すでに進行しています
13:58
Planning計画 is already既に underway進行中
for a 100-kilometer-キロメートル tunnelトンネル
285
826946
3053
LHCの10倍のエネルギーで
粒子を衝突させられるでしょう
14:02
that will collide衝突する particles粒子
at 10 times回 the energyエネルギー of the LHCLHC.
286
830612
2976
自然が新粒子をどこに隠したか
決めることはできません
14:05
We don't decide決めます where
nature自然 places場所 new新しい particles粒子.
287
833612
2337
探索し続けることを決めただけです
14:08
We only decide決めます to keep exploring探検する.
288
836366
1646
もし100キロのトンネルでも
14:10
But what if, even after
a 100-kilometer-キロメートル tunnelトンネル
289
838036
2558
14:12
or a 500-kilometer-キロメートル tunnelトンネル
290
840618
1860
500キロのトンネルでも
あるいは 地球と月の間の宇宙空間に浮かぶ
14:14
or a 10,000-kilometer-キロメートル
collider衝突者 floatingフローティング in spaceスペース
291
842502
2841
１万キロに及ぶ衝突型加速器でも
14:17
betweenの間に the Earth地球 and the Moon月,
292
845367
1578
新粒子を発見できないとしたらどうでしょう？
14:18
we still find no new新しい particles粒子?
293
846969
3062
多分 素粒子物理学のやり方が
間違っているということです
14:23
Then perhapsおそらく we're doing
particle粒子 physics物理 wrong違う.
294
851597
2694
14:26
(Laughter笑い)
295
854315
1791
（笑）
私たちは考え直さなくてはならないのでしょう
14:28
Perhapsおそらく we need to rethink再考する things.
296
856130
1957
14:31
Maybe we need more resourcesリソース,
technology技術, expertise専門知識
297
859127
3262
私たちが今持っているよりも
多くの資金と技術とノウハウが
14:34
than what we currently現在 have.
298
862413
1508
必要となるでしょう
LHCの一部では既に
人工知能や機械学習の技術を
14:36
We already既に use artificial人工的な intelligenceインテリジェンス
and machine機械 learning学習 techniques技術
299
864610
3341
取り入れています
14:39
in parts部品 of the LHCLHC,
300
867975
1153
極めて複雑なアルゴリズムを使って
14:41
but imagine想像する designing設計
a particle粒子 physics物理 experiment実験
301
869152
2406
自分で学習をして高次元の重力子を
14:43
usingを使用して suchそのような sophisticated洗練された algorithmsアルゴリズム
302
871582
1669
発見できるような素粒子物理実験を
設計すると考えてみましょう
14:45
that it could teach教える itself自体 to discover発見する
a hyperdimensional多次元 graviton重力.
303
873275
3168
しかし あの究極の問いはどうなるでしょう？
14:48
But what if?
304
876467
1157
14:49
What if the ultimate究極 question質問:
305
877648
1445
人工知能でさえ私たちの問題に答えを出す
助けとならないとしたら？
14:51
What if even artificial人工的な intelligenceインテリジェンス
can't help us answer回答 our questions質問?
306
879117
3473
何世紀にも渡って未解決であった
これらの問題は
14:54
What if these open開いた questions質問,
for centuries世紀,
307
882614
2111
近い将来には解けない定めだとしたら？
14:56
are destined運命の to be unanswered未回答
for the foreseeable予見可能な future未来?
308
884749
2669
14:59
What if the stuffもの that's bothered悩まされる me
since以来 I was a little kidキッド
309
887442
2929
私が子供の頃から頭を悩ませている問題が
私が生きている内には
解決されない運命だとしたら？
15:02
is destined運命の to be unanswered未回答
in my lifetime一生?
310
890395
2523
そうなったら―
15:06
Then that ...
311
894395
1156
15:08
will be even more fascinating魅力的な.
312
896282
2094
もっと面白くなるでしょう
全く新しい方法で
考えなくてはならなくなるでしょう
15:12
We will be forced強制された to think
in completely完全に new新しい ways方法.
313
900144
3225
仮定に立ち戻って
15:16
We'll私たちは have to go back to our assumptions仮定,
314
904361
2058
どこかに間違いがないか
確かめなくてはならないでしょう
15:18
and determine決定する if there was
a flaw欠陥 somewhereどこかで.
315
906443
2339
そして 一緒に科学を研究するように
より多くの人を誘わなくてはなりません
15:21
And we'll私たちは need to encourage奨励します more people
to join参加する us in studying勉強する science科学
316
909401
3395
それは100年続く問題に対する
新たな視点が必要だからです
15:24
since以来 we need fresh新鮮な eyes目
on these century-old世紀の古い problems問題.
317
912820
3062
15:27
I don't have the answers答え,
and I'm still searching検索 for them.
318
915906
3134
私はその答を見つけていませんし
その答をまだ探しています
しかし 誰かが―
今は学生かもしれませんし
15:31
But someone誰か -- maybe
she's in school学校 right now,
319
919064
2329
15:33
maybe she's not even bornうまれた yetまだ --
320
921417
1684
まだ生まれてもいないかもしれませんが
その誰かが 全く新しい方法で
物理学を捉えるように導き
15:35
could eventually最終的に guideガイド us to see physics物理
in a completely完全に new新しい way,
321
923783
3133
今の問いが間違っていただけだと
指摘してくれるでしょう
15:38
and to pointポイント out that perhapsおそらく
we're just asking尋ねる the wrong違う questions質問.
322
926940
4268
15:44
Whichどの would not be the end終わり of physics物理,
323
932112
2410
それは物理学の終わりではなく
新しい始まりです
15:46
but a novel小説 beginning始まり.
324
934546
1406
ありがとうございました
15:49
Thank you.
325
937204
1150
15:50
(Applause拍手)
326
938378
2541
（拍手）
Translated by Kaoru Suzuki
Reviewed by Natsuhiko Mizutani

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ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.

Why you should listen

As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.

Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.

Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.

In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.

In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.

More profile about the speaker
James Beacham | Speaker | TED.com
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