
Japanese: 
すごい。こんなに近づいたのは初めてです。
日本は50年以上前から
ビッグ物理学の先頭を走っていて、
信じられないような規模の
野心的な実験施設を建設してきました。
私はデヴィッド・カステルヴェッキ。
Natureの物理担当記者です。
このシリーズでは、
日本を代表する3つの実験施設を訪れ、
日本のビッグ物理学の内側を探ります。
高エネルギー加速器研究機構（KEK）は
東京から北東に50 kmほど離れた
茨城県つくば市にある
日本最大の素粒子物理学研究機関です。

English: 
This is amazing. I have never been so close.
For more than 50 years, Japan has
been at the forefront of big physics,
creating experiments of such size and ambition
that they need to be seen to be believed.
My name is Davide Castelvecchi, and
I'm one of Nature's physics reporters.
In this series, I will be travelling to Japan
to visit three of its flagship experiments,
delving inside Japan's big physics.
About 50 kilometres north-east
of Tokyo is the city of Tsukuba,
home to Japan's largest
particle physics lab – KEK.

Japanese: 
KEKに到着すると線量計を渡されます。
施設内の各所で粒子衝突実験を行っていて、
いくらか放射線が発生するからです。
実験は高度に制御されていて非常に安全ですが、
用心するに越したことはありません。
ここに来た目的はBelle II（ベル・ツー）測定器の見学です。
私は中尾幹彦です。
半分の時間でBelle II測定器のデータ収集システムの仕事をしていて、
残りの半分の時間で物理解析をしています。
Belle II実験では、先代のBelle実験に続いて、
素粒子物理学の中で見落とされがちな分野の研究を行っています。
それはB中間子物理学です。
B中間子という粒子はbクォークなどの素粒子からできています。
bクォークの「b」は
「bottom」あるいは「beauty」を意味しています。

English: 
When you arrive at KEK, you're
given a radiation dosimeter to wear.
The experiments all around the facility are smashing
particles together, which releases some radiation.
Although they are highly controlled and
very safe, it is always good to take precautions.
I am here to see an experiment called Belle II.
My name is Mikihiko Nakao.
Half of my time, I'm working on the data
acquisition system of the Belle II detector,
and half of my time, I'm working
on the physics analysis.
Belle II is the second in a series of experiments built to
study an often overlooked branch of particle physics –
B physics.
The 'B' in B physics refers to one of the
constituent parts of a particle called a B meson.
'B' stands for 'bottom' or 'beauty'.

English: 
And these particles have some interesting properties.
B mesons are unstable particles,
which are very rare in nature,
but they can be made in particle accelerators,
and that is what Belle II does.
Electrons and their antimatter counterpart,
positrons, collide at the centre of Belle II
and annihilate each other,
producing two B mesons.
These unstable mesons immediately
decay into lighter particles and fly away.
By measuring these decays and
the trajectories of the particles,
researchers can look for places
where the numbers don't add up,
and that may be the key to explaining
some of the big mysteries in the Universe.
In particle physics, we have accumulated a lot of data,
and we have established the so-called
Standard Model of particle physics,
but this is still lacking a lot of things to
answer the mysteries of the Universe.

Japanese: 
これらの粒子は興味深い性質をもっています。
B中間子は不安定な粒子で、
自然にはほとんど存在しませんが、
粒子加速器で作ることができます。
それをするのがBelle II測定器です。
電子と陽電子がBelle II測定器の中心部で衝突して
対消滅すると、2個のB中間子が生成します。
不安定なB中間子はたちまち軽い粒子へと崩壊し、
飛び去っていきます。
研究者はこうした粒子の崩壊と飛跡を測定することで、
つじつまが合わないところを探すことができます。
それこそが
宇宙の大きな謎を解明するためのカギかもしれません。
私たち素粒子物理学者は大量のデータを蓄積し、
素粒子物理学の「標準模型」を確立しました。
けれどもこれには欠点もあり、
宇宙の謎を完全に解き明かすには至っていません。

English: 
Physicists like Mikihiko believe that there
could be some new physics to discover
which can explain some of these mysteries.
One example is that no antimatter
is observed in our Universe,
and we don't know how this antimatter-matter
imbalance was generated at the very beginning.
Something tipped the balance, some difference
in behaviour between particles and antiparticles.
This difference is called CP violation, and it is one
of the things Belle II is studying using B mesons.
Back in 2001, Belle – the predecessor
to Belle II – was among the facilities
that first measured the CP
violation in the decay of a B meson,
and Belle II is looking to confirm if those were
hints of new physics or just statistical flukes.
Mikihiko took me on a tour of the detector to get
a look at the engineering that makes this all possible.

Japanese: 
中尾氏のような物理学者は、
こうした謎のいくつかを説明できる
新しい物理学があるはずだと信じています。。
例えば、
私たちの宇宙では反物質は観測されません。
こうした物質と反物質の不均衡が
宇宙の始まりにどのようにして生じてきたかは不明です。
物質と反物質の均衡を崩したのは、
粒子と反粒子のふるまいの違いです。
この違いは「CP対称性の破れ」と呼ばれ、
Belle II実験ではB中間子を使って調べています。
Belle II実験の前身のBelle実験は、
2001年にB中間子の崩壊におけるCP対称性の破れを
最初に測定した施設の1つです。
Belle II実験は、これらが新しい物理学の暗示なのか、
それとも統計学的偶然なのかを確認しようとしています。
中尾教授の案内でBelle II測定器を見学し、
この研究を可能にした技術を見てきました。

Japanese: 
ここはBelle II実験ホールの回廊です。
普段は測定器の近くには行けないのですが、
今はシャットダウン中なので、
行くことができます。
実験ホールは広々としていて、
回廊にはサウジアラビアからベトナムまで、
これまでに共同実験を行った国々の国旗が
飾られています。
私がここを訪れたとき、
測定器はまだフル稼働はしていませんでした。
短時間のテストは行っていましたが、
再びシャットダウンされていました。
私たちは今、ビームラインの上にいます。
2本のビームパイプが見えます。
巨大な金属製のヨークが大きく開かれ、
測定器はほぼ完全に分解されています。

English: 
So, now we are coming to the gallery
area of the Belle II experimental hall,
and usually, we cannot go around the detector
area but because we are now in a shutdown time,
we are allowed to go there.
The hole containing Belle II is vast,
and around the gallery are flags from every country
that has collaborated on the experiment over the years,
from Saudi Arabia to Vietnam.
When I visited, the detector
was still not fully operational.
It had run some short tests, but
it had been shut down again.
So, now we are on top of the beam line, and
you can actually see the two beam pipes.
Huge metal yokes had been pulled apart and the
detector had been almost totally deconstructed,

Japanese: 
内部を見る稀な機会です。
一角のクリーンスペースでは、
Belle II測定器の最も進んだ部分のテストをしています。
シリコンバーテックス検出器です。
これは粒子が生成する位置を
数十μmの精度で測定できる検出器で、
Belle II測定器の中心部に入るものです。
中尾氏は、こうした粒子を
信じられないくらい詳細に測定することで、
新しい物理学を見いだしたいと期待しています。
衝突点に近づくと
配線が見えてきます。
これまでに明らかになった
あらゆる検出機構が用いられています。
想像していた以上に
近づくことができました。
実は、中尾教授にとっても
新しい経験でした。
私はふだんはこのエリアでは作業をしません。
ここに来たのは初めてです。

English: 
which gave us a rare chance to look inside.
Off to one side in a clean space, researchers
were testing the most advanced part of Belle II –
the silicon vertex detector.
So, this is the detector which can
measure the origin of the particle
up to a resolution of less than 100 micrometres,
and this will go into the centre of the detector.
And it is by measuring these
particles with incredible levels of detail
that Mikihiko hopes to discover new physics.
As you approach the interaction point,
you could see vast looms of wiring
containing all the detection
mechanisms which had been revealed.
We were able to get closer
than I ever imagined we would.
In fact, it was a new experience for Mikihiko too.
Actually, I'm not working in this area
usually, so this is a first time for me to be here.

English: 
We are in front of our Belle II detector and what
we are seeing is that the end-cap part is opened
and the end-cap detectors are taken out
so that we can see the internal detectors,
and inside there are like 40,000 wires.
It's very often that people make the misconnection
and they swap the cable in some places.
If you are lucky, we can swap the cable
on the other side too and everything is fine.
So, we're standing right in front
of the heart of the Belle II detector.
There will be the silicon vertex detector
installed in the very middle,
and then these two final focusing magnets
will be inserted from the two sides,
and that's where the electrons and the positrons
will come and meet at the interaction point.

Japanese: 
ここはBelle II測定器の前です。
内部の検出器が見えるように、
エンドキャップ部を開いて、
エンドキャップ部の検出器を取り外してあります。
中には約4万本のワイヤーが張られています。
接続を間違えて、
ケーブルを別の場所に挿してしまうことも少なくありません。
運が良ければ、反対側のケーブルも挿し間違えて、
結果オーライになることもあります。
ここはBelle II測定器の心臓部の前です。
真ん中にシリコンバーテックス検出器が
設置されます。
それから2個の最終集束用磁石が
両側から挿入されます。
電子と陽電子は
ここの衝突点で出会います。

English: 
But before collisions can occur, first the researchers
at KEK need to generate and accelerate
the particles that come out of this tube, and to do
that, you need another vast piece of equipment,
what particle physicists call 'the machine'.
This is the accelerator – SuperKEKB.
Michiru Nishiwaki took me on a tour of
the tunnel that houses the beam lines.
So, we are here, and then Belle II is there.
This is the SuperKEKB accelerator.
Electrons come from there to there,
and positrons come from there to there.
So, we have two rings like this.
Each ring carries either electrons
or positrons – matter or antimatter.
They are accelerated to close to the speed
of light using powerful radio frequency waves

Japanese: 
けれども粒子を衝突させる前に、
粒子を生成させ、加速しなければなりません。
粒子はこの管から出てきます。
そのためには、もう1つの巨大な装置、
素粒子物理学者が「マシン」と呼ぶものが必要です。
これがSuperKEKB（スーパーケックビー）加速器です。
西脇みちる氏がビームラインのトンネルを案内してくれました。
私たちがいる場所はここで、
Belle II測定器はあそこです。
これがSuperKEKB加速器です。
電子はあちらからそちらに行き、
陽電子はそちらからあちらに行きます。
1本のトンネル内に2本のリングがあります。
それぞれのリングの中を、電子または陽電子、
つまり物質または反物質が周回します。
これらは高周波加速システムによって
光速に近い速度まで加速され、

English: 
and steered with a series of magnets
placed all along the beam line.
The list of equipment involved in creating, accelerating,
shaping and maintaining the beam is mind-boggling.
Injection beam.
A large cavity.
Dipole.
This is an accelerating cavity.
Quadrupole.
Sextupole.
Two beam pipes.
This one is for injected beam.
This one is a rotating beam.
Wave guide.
That pipe, that is also a wave guide.
Steering magnet.
This is a cryo system and this is a cooling tower.
We have four cryo systems in this building.
And then we reached this point –
the positron injection line.
This is literally an antimatter injector.

Japanese: 
ビームラインに沿って配置された
一連の磁石によって軌道を曲げられます。
ビームの生成、加速、成形、維持には
多数の装置が関与しています。
入射ビーム
大型空洞
2極磁石
これは加速空洞です。
4極磁石
6極磁石
2本のビームパイプ
こちらは入射ビーム用で、
こちらは周回ビーム用です。
導波管
あのパイプも導波管です。
ステアリング磁石
これはクライストロンで、これは冷却塔です。
このビル内には4本のクライストロンがあります。
ここは陽電子入射ラインです。
反物質入射器です。

Japanese: 
入射ラインが見えます。
緑色の磁石です。
陽電子はあちらから来て、
そこを通っていきます。
西脇氏の仕事は、電子ビームと陽電子ビームを
逆方向に安定に周回させることです。
ビームが最適な状態になったら
Belle II測定器に入射させ、衝突させます。
SuperKEKBは先代のマシンよりはるかに効率よく
ビームを衝突させることができます。
そのためBelle II測定器は
Belle測定器の40倍のペースでB中間子を集めることができます。
中尾氏のチームは大量のデータを手にするでしょう。
近年、主な素粒子物理学実験では
新しい素粒子の直接的な証拠が見つかっていません。
多くの研究者が新しい物理学を探す場所として
B中間子物理学実験に期待しています。

English: 
So, you can see the injection
line, the green magnets.
So, the positrons come from
there, then go through there.
Michiru's job is to get consistent bunches of electrons
and positrons travelling in opposite directions.
When the bunches reach optimum conditions, they are diverted through to Belle II and they smash together.
SuperKEKB does this much more
efficiently than its predecessor,
so that Belle II will collect B mesons
at a rate 40 times higher than Belle did.
Mikihiko and his team will
have a lot of data on their hands.
In recent years, major experiments in particle physics
have not found any direct evidence of new particles,
so many researchers now see B physics experiments
as the most promising place to look for new physics,

Japanese: 
Belle II実験は
この新しい時代に大きな役割を果たすでしょう。
日本は数十年にわたり、
大規模物理実験の分野で世界をリードしてきました。
日本の検出器が世界各地の実験施設と協力し、
複雑で野心的なプロジェクトに
重要な寄与をするようになるのは確実です。
ここに来ると、
実験のスケールにただただ圧倒されます。
これに匹敵するスケールをもつものは、
彼らが答えを出そうとしている問いだけかもしれません。

English: 
and Belle II could play a major role in this new era.
For decades, Japan has been
a world leader in big physics.
Japanese detectors join
other facilities around the world,
and their vital contributions to these complex
and ambitious projects is undeniable.
But when you are here, it is the scale of
the experiments that really stands out –
a scale which is perhaps only rivalled by the
scale of the questions they are trying to answer.
