1
00:00:06,716 --> 00:00:10,397
世界で一番温度低い物質は
南極にはありません

2
00:00:10,397 --> 00:00:12,521
エベレストの山頂にもなければ

3
00:00:12,521 --> 00:00:14,376
氷河にも埋まっていません

4
00:00:14,376 --> 00:00:15,897
これは物理学研究所にあります

5
00:00:15,897 --> 00:00:20,382
絶対零度よりほんのわずかに
高い温度で保たれたガス雲です

6
00:00:20,382 --> 00:00:25,367
それは冷蔵庫の3億9500万分の１

7
00:00:25,367 --> 00:00:28,073
液体窒素の１億分の１

8
00:00:28,073 --> 00:00:31,240
宇宙空間の400万分の１の
冷たさです

9
00:00:31,240 --> 00:00:35,901
これほど低い温度のものは
物質内部の仕組みを知る契機を科学者に与え

10
00:00:35,901 --> 00:00:39,437
とても感度の高い機器を
エンジニア達が作ることが可能になります

11
00:00:39,437 --> 00:00:41,292
これは あらゆることについて―

12
00:00:41,292 --> 00:00:43,130
地球上の正確な位置から

13
00:00:43,130 --> 00:00:46,135
遠い宇宙の果てにおける出来事まで
より詳しく知ることを可能にします

14
00:00:46,135 --> 00:00:48,928
このような極端な温度は
どのように作るのでしょう？

15
00:00:48,928 --> 00:00:51,989
簡単に言えば 動いている粒子を
減速させたのです

16
00:00:51,989 --> 00:00:55,951
温度といえば
実は運動について語っているのです

17
00:00:55,951 --> 00:00:59,338
固体、液体、気体を構成する原子は

18
00:00:59,338 --> 00:01:00,869
常に動いています

19
00:01:00,869 --> 00:01:05,616
粒子が活発に動いている時
私たちはその物質が熱いと感じます

20
00:01:05,616 --> 00:01:09,147
ゆっくり動いている時は
冷たいと感じます

21
00:01:09,147 --> 00:01:12,563
日常生活で熱い物や気体を
冷却するには

22
00:01:12,563 --> 00:01:15,960
冷蔵庫のような
冷たい環境に置きます

23
00:01:15,960 --> 00:01:20,498
熱い物質の原子運動の一部は
周囲に伝達し

24
00:01:20,498 --> 00:01:22,251
自らは冷却されます

25
00:01:22,251 --> 00:01:23,788
しかしこれには限界があり

26
00:01:23,788 --> 00:01:27,865
宇宙空間でさえ極低温を作り出すには
温かすぎるのです

27
00:01:27,865 --> 00:01:32,823
科学者は その代わりに原子運動を
直接遅くさせる方法を考え出しました

28
00:01:32,823 --> 00:01:34,204
レーザー光による方法です

29
00:01:34,204 --> 00:01:35,751
大概の状況下で

30
00:01:35,751 --> 00:01:38,464
レーザー光のエネルギーは
物を温めます

31
00:01:38,464 --> 00:01:40,533
しかし ある非常に精密な方法によって

32
00:01:40,533 --> 00:01:44,813
レーザー光のもつ運動量が原子を失速させ
冷却することができます

33
00:01:44,813 --> 00:01:49,403
磁気光学トラップとよばれる機器の中では
このような現象が起きています

34
00:01:49,403 --> 00:01:51,954
原子は真空チャンバーに注入され

35
00:01:51,954 --> 00:01:55,415
磁場によって中心に集まります

36
00:01:55,415 --> 00:01:58,090
真空チャンバーの中心に
あてられたレーザー光は

37
00:01:58,090 --> 00:02:00,623
ちょうど良い振動数に調整され

38
00:02:00,623 --> 00:02:06,170
レーザー光と逆向きに動く原子は
光子を吸収して減速します

39
00:02:06,170 --> 00:02:09,089
この減速効果は原子と光子間で

40
00:02:09,089 --> 00:02:11,108
運動量が移動することから生まれます

41
00:02:11,108 --> 00:02:14,208
直交するように配置された
６つの光線が

42
00:02:14,208 --> 00:02:18,375
あらゆる方向に移動している原子を
確実に捉えます

43
00:02:18,375 --> 00:02:21,018
光線が交わる中心では

44
00:02:21,018 --> 00:02:24,840
原子はまるで濃い液体の中に
捕まったかのように鈍く動き

45
00:02:24,840 --> 00:02:29,924
これを発明した研究者はこの効果を
「光糖蜜」と呼んでいます

46
00:02:29,924 --> 00:02:32,315
このような磁気光学のトラップは

47
00:02:32,315 --> 00:02:35,405
原子を絶対温度で百万分の数度にまで
冷却することができ

48
00:02:35,405 --> 00:02:38,785
これは およそ-273℃に相当します

49
00:02:38,785 --> 00:02:41,609
この手法は1980年代に開発され

50
00:02:41,609 --> 00:02:43,913
開発に貢献した科学者は

51
00:02:43,913 --> 00:02:47,931
1997年にノーベル物理学賞を
受賞しました

52
00:02:47,931 --> 00:02:52,751
それ以降 レーザーによる冷却は改良され
より低い温度に達することができています

53
00:02:52,751 --> 00:02:55,990
しかしそれほど原子を
冷却する意味は何なのでしょう

54
00:02:55,990 --> 00:02:59,786
第１に 極低温原子はとても性能の良い
検知器になり得るということです

55
00:02:59,786 --> 00:03:01,530
原子のエネルギーはわずかなので

56
00:03:01,530 --> 00:03:04,961
原子は周囲の揺らぎに
非常に敏感に反応します

57
00:03:04,961 --> 00:03:09,562
そのため これらは地中にある石油や
鉱床を見つけるための装置に使われたり

58
00:03:09,562 --> 00:03:12,203
GPS衛星に使用されるような

59
00:03:12,203 --> 00:03:15,093
非常に正確な原子時計の要素になっています

60
00:03:15,093 --> 00:03:18,152
第２に 極低温原子は
物理学の未開拓領域を探るための

61
00:03:18,152 --> 00:03:20,243
膨大な可能性を秘めています

62
00:03:20,243 --> 00:03:22,662
この非常に高い感度は

63
00:03:22,662 --> 00:03:27,300
将来 宇宙で重力波の検知に使用する
探知器の候補となります

64
00:03:27,300 --> 00:03:31,624
またこれらは原子エネルギーの
微小な揺らぎの測定を必要とする

65
00:03:31,624 --> 00:03:35,894
原子や亜原子レベルの現象の
研究に役立ちます

66
00:03:35,894 --> 00:03:38,046
このような揺らぎは
常温で

67
00:03:38,046 --> 00:03:41,090
原子が毎秒数百メートルで動いている時は
かき消されてしまいます

68
00:03:41,090 --> 00:03:45,265
レーザーによる冷却は原子の速度を
毎秒数センチにまで遅くすることができます

69
00:03:45,265 --> 00:03:49,122
これは原子の量子効果による運動が
明らかになるのに十分な速さです

70
00:03:49,122 --> 00:03:53,599
極低温原子によって可能になった研究には

71
00:03:53,599 --> 00:03:56,150
ボース・アインシュタイン凝縮
などがあります

72
00:03:56,150 --> 00:03:59,631
この現象では
原子はほぼ絶対零度にまで冷却され

73
00:03:59,631 --> 00:04:02,200
物質の状態として 
新奇な状態になるのです

74
00:04:02,200 --> 00:04:05,791
ですから 研究者たちが
物理法則を理解し

75
00:04:05,791 --> 00:04:07,925
宇宙の謎を解く試みを続けるには

76
00:04:07,925 --> 00:04:12,161
最も冷たい原子の力が
必要となることでしょう