Поиск недостающей антивещества: успешное начало измерений с Belle II

Модель детектора Belle II: электроны и их античастицы, позитроны, ускоряются в кольце SuperKEKB и сталкиваются в ядре Belle II

С 25 марта 2019 года детекторный прибор Belle II в Японии измеряет столкновения частиц, генерируемых в ускорителе SuperKEKB. Новый дуэт производит более чем в 50 раз больше столкновений по сравнению со своим предшественником. Огромное увеличение данных означает, что теперь больше шансов объяснить дисбаланс между веществом и антивеществом во вселенной.

В эксперименте Belle II электроны и их античастицы, позитроны , направлены на столкновение. Это приводит к генерации B-мезонов, пар, состоящих из кварка и антикварка. Во время более ранних экспериментов (Belle и BaBar) ученые смогли наблюдать, что B-мезоны и анти-B-мезоны распадаются с разной скоростью, это явление известно как нарушение CP. Когда речь заходит о том, почему во Вселенной почти нет антивещества, она предлагает ориентацию, хотя после Большого взрыва обе формы материи должны присутствовать в равных количествах.

«Однако наблюдаемая на сегодняшний день асимметрия слишком мала, чтобы объяснить отсутствие антивещества», — говорит Ханс-Гюнтер Мозер из Физического института Макса Планка. «Вот почему мы ищем более мощный механизм, который до сих пор оставался неизвестным, который разрушил бы границы« стандартной модели физики элементарных частиц », которая использовалась до настоящего времени. Однако, чтобы найти эту новую физику и предоставить статистические данные Доказательства тому — физики должны собрать и оценить гораздо больше данных, чем они сделали до настоящего времени ».

Кольцо SuperKEB, в котором электроны и позитроны ускоряются до столкновения в эксперименте Belle II. Измеряя следы частиц, физики ищут необычные образцы распада. Кредит: кек

С учетом этой задачи бывший ускоритель KEK и Belle, которые работали с 1999 по 2010 год, были полностью модернизированы. Ключевым нововведением является 40-кратное увеличение светимости, число столкновений частиц на единицу площади.

Для этого ученые и технические специалисты значительно сократили профиль пучка частиц; в будущем также можно удвоить количество сгустков частиц. Таким образом, вероятность того, что частицы действительно могут ударить друг друга, значительно увеличивается. Таким образом, в будущем у ученых будет в 50 раз больше данных, доступных для оценки.

Высокоточная запись треков частиц

Однако дополнительный объем данных создает серьезные проблемы, когда речь заходит о качестве анализа, предоставляемого детектором. После столкновения частиц B-мезоны распадаются всего на 0,1 миллиметра в среднем полете. Это означает, что детекторы должны работать очень быстро и точно. Это обеспечивается высокочувствительным пиксельным детектором вершин, большая часть которого была разработана и построена в Физическом институте Макса Планка и в лаборатории полупроводниковОбщества Макса Планка. Детектор имеет в общей сложности 8 миллионов пикселей и выдает 50 000 изображений в секунду.

«Несколько специальных технологий встроены в пиксельный детектор вершин», — объясняет Мозер. «Когда новые пакеты частиц подаются в SuperKEKB, который изначально генерирует очень большой фон, мы можем ослепить детектор примерно на 1 микросекунду. Это означает, что несущественные сигналы могут быть заблокированы». Кроме того, датчики детектора не толще человеческого волоса, их ширина составляет всего 75 микрометров. Физики надеются, что таким образом они смогут предотвратить рассеивание частиц при прохождении через вещество.

Начало измерительной операции ознаменует окончание крупного строительного проекта. В течение девяти лет ученые и инженеры работали над преобразованием и модернизацией детектора. Запуск, который сейчас начался, продолжится до 1 июля 2019 года. SuperKEKB и Belle II возобновят работу в октябре 2019 года после небольшой паузы для технического обслуживания.

Источник информации: https://phys.org/news/2019-03-anti-matter-successful-belle-ii.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (2 оценок, среднее: 3,50 из 5)
Загрузка...