Эксперимент Белль
1999-2010 Японский эксперимент по физике элементарных частиц
Детектор Belle в зале Tsukuba, KEK

Эксперимент Belle был экспериментом по физике элементарных частиц , проведенным Belle Collaboration , международным сотрудничеством более 400 физиков и инженеров, в High Energy Accelerator Research Organisation ( KEK ) в Цукубе , префектура Ибараки , Япония . Эксперимент проводился с 1999 по 2010 год. [1]

Детектор Belle был расположен в точке столкновения асимметричного энергетического электрон - позитронного коллайдера KEKB . Belle в KEKB вместе с экспериментом BaBar на ускорителе PEP-II в SLAC были известны как B-фабрики, поскольку они сталкивали электроны с позитронами в центре импульса с энергией, равной массе
ϒ
(4S) резонанс , который распадается на пары B-мезонов .

Детектор Belle представлял собой герметичный многослойный детектор частиц с большим телесным углом покрытия, определением вершин с точностью порядка десятков микрометров (обеспечиваемой кремниевым вершинным детектором), хорошим различием между пионами и каонами в диапазоне импульсов от 100 МэВ/с до нескольких ГэВ/с (обеспечиваемым черенковским детектором) и электромагнитным калориметром с точностью в несколько процентов (изготовленным из сцинтилляционных кристаллов CsI ( Tl ) ).

Эксперимент Belle II является усовершенствованием Belle, одобренного в июне 2010 года. [2] В настоящее время он вводится в эксплуатацию, [3] и, как ожидается, начнет работу в 2018 году. [4] Belle II находится в SuperKEKB (модернизированном ускорителе KEKB ), который должен обеспечить в 40 раз большую интегральную светимость. [5]

Результаты

Снятая с производства центральная камера слежения за дрейфом из Belle, в настоящее время экспонирующаяся в Национальном музее природы и науки .

Эксперимент был мотивирован поиском нарушения CP-симметрии . [6] Однако в ходе эксперимента также проводились обширные исследования редких распадов, поиски экзотических частиц и точные измерения свойств D-мезонов и тау-частиц . [1] Результатом эксперимента стало почти 300 публикаций в физических журналах.

Основные моменты эксперимента Belle включают в себя:

  • наблюдение большого нарушения CP в нейтральной системе B-мезонов [7]
  • измерение доли ветвления инклюзивных распадов [8] Б → Х с γ {\displaystyle B\to X_{s}\gamma }
  • наблюдение перехода с [9] и [10] б → с л + л − {\displaystyle b\to sl^{+}l^{-}} Б → К л + л − {\displaystyle B\to Kl^{+}l^{-}} Б → К ∗ л + л − {\displaystyle B\to K^{*}l^{+}l^{-}}
  • измерение с использованием графика Далитца [1] ϕ 3 {\displaystyle \фи _{3}} Б → Д К , Д → К С π + π − {\displaystyle B\to DK,D\to K_{S}\pi ^{+}\pi ^{-}}
  • измерение элементов матрицы смешивания кварков CKM и [1] | В ты б | {\displaystyle |V_{ub}|} | В с б | {\displaystyle |V_{cb}|}
  • наблюдение прямого нарушения CP в [11] и [12] Б 0 → π + π − {\displaystyle B^{0}\to \pi ^{+}\pi ^{-}} Б 0 → К − π + {\displaystyle B^{0}\to K^{-}\pi ^{+}}
  • наблюдение переходов [13] б → г {\displaystyle b\to d}
  • доказательства [14] Б → τ ν {\displaystyle B\to \tau \nu }
  • наблюдения ряда новых частиц, включая X(3872) [15]

Образцы данных

Ускоритель KEKB был на тот момент самой яркой в ​​мире машиной. [ требуется ссылка ] Большая часть данных была собрана на
ϒ
(4S). Мгновенная светимость превысила2,11 × 10 34  см −2 · с −1 . Интегральная светимость , собранная на
ϒ
(4S) масса была около710  фб −1 (что соответствует 771 миллиону
Б

Б
(пары мезонов). Около 10% данных было записано ниже
ϒ
(4S) резонанса для изучения фонов. Кроме того, KEKB провел специальные прогоны на
ϒ
(5S) резонанс для изучения
Б
смезоны, а также на
ϒ
(1С) ,
ϒ
(2С) и
ϒ
(3S) резонансы для поиска доказательств Темной Материи и Бозона Хиггса . Образцы
ϒ
(1С) ,
ϒ
(2С) и
ϒ
(5S), собранные Белль, являются крупнейшими в мире образцами, доступными на сегодняшний день. [ необходима ссылка ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Bevan, AJ; Golob, B.; Mannel, Th; Prell, S.; Yabsley, BD; Aihara, H.; Anulli, F.; Arnaud, N.; Aushev, T. (2014-11-01). "Физика B-фабрик". The European Physical Journal C. 74 ( 11): 3026. arXiv : 1406.6311 . Bibcode : 2014EPJC...74.3026B. doi : 10.1140/epjc/s10052-014-3026-9. ISSN  1434-6044. S2CID  9063079.
  2. ^ "KEK:PRESS Release (план обновления KEKB одобрен)". 2010. Архивировано из оригинала 2014-12-26.
  3. ^ "Belle II". www.belle2.org . Получено 28.04.2017 .
  4. ^ "SuperKEKB". www-superkekb.kek.jp . Получено 2017-04-30 .
  5. ^ Эйб, Т.; Адачи, И.; Адамчик, К.; Ан, С.; Айхара, Х.; Акаи, К.; Алои, М.; Андричек, Л.; Аоки, К. (1 ноября 2010 г.). «Отчет о техническом проекте Belle II». arXiv : 1011.0352 [физика.ins-det].
  6. ^ Cheng, MT; Chu, ML; Wang, CH; Chen, HS; Li, J.; Zhu, YC; Wang, TJ; Yu, ZQ; Kawai, H. (1994-01-01). "Письмо о намерениях по исследованию нарушения CP в распадах B-мезонов".
  7. ^ Абэ, К.; Асаи, К.; Абэ, Р.; Адачи, И.; Ан, Бёнг Суп; Айхара, Х.; Акацу, М.; Алимонти, Г. (2001-08-14). "Наблюдение большого нарушения CP в нейтральной системе B-мезонов". Physical Review Letters . 87 (9): 091802. arXiv : hep-ex/0107061 . Bibcode :2001PhRvL..87i1802A. doi :10.1103/PhysRevLett.87.091802. ISSN  0031-9007. PMID  11531561. S2CID  3197654.
  8. ^ Abe, K.; Asai, K.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akatsu, M.; Alimonti, G.; Aoki, K. (2001-07-05). "Измерение доли ветвления для инклюзивных распадов B→Xsγ с помощью детектора Belle". Physics Letters B . 511 (2–4): 151–158. arXiv : hep-ex/0103042 . Bibcode :2001PhLB..511..151B. doi :10.1016/S0370-2693(01)00626-8. S2CID  119360083.
  9. ^ Абэ, К.; Асо, Т.; Абэ, Р.; Адачи, И.; Ан, Бён Сап; Айхара, Х.; Акацу, М.; Асано, Й. (2002). "Наблюдение распада B → K l + l −". Physical Review Letters . 88 (2): 021801. arXiv : hep-ex/0109026 . Bibcode :2002PhRvL..88b1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.88.021801. ISSN  0031-9007. PMID  11801003. S2CID  15298752.
  10. ^ Ишикава, А.; Абэ, К.; Абэ, К.; Абэ, Т.; Адачи, И.; Ан, Бёнг Суп; Айхара, Х.; Акаи, К.; Акацу, М. (2003-12-24). "Наблюдение B → K * ℓ + ℓ −". Physical Review Letters . 91 (26): 261601. arXiv : hep-ex/0308044 . Bibcode :2003PhRvL..91z1601I. doi :10.1103/PhysRevLett.91.261601. ISSN  0031-9007. PMID  14754037. S2CID  26236764.
  11. ^ Абэ, К.; Акемото, М.; Абэ, Н.; Абэ, Т.; Адачи, И.; Айхара, Х.; Акаи, К.; Акацу, М. (2004-07-06). "Наблюдение большого нарушения CP и доказательства прямого нарушения CP в распадах B 0 → π + π −". Physical Review Letters . 93 (2): 021601. arXiv : hep-ex/0401029 . Bibcode :2004PhRvL..93b1601A. doi :10.1103/PhysRevLett.93.021601. ISSN  0031-9007. PMID  15323897. S2CID  23736093.
  12. ^ Чао, Y.; Чанг, P.; Абэ, K.; Абэ, K.; Абэ, N.; Адачи, I.; Айхара, H.; Акаи, K.; Акацу, M. (2004-11-05). "Доказательства прямого нарушения CP в распадах B 0 → K + π −". Physical Review Letters . 93 (19): 191802. arXiv : hep-ex/0408100 . Bibcode :2004PhRvL..93s1802C. doi :10.1103/PhysRevLett.93.191802. ISSN  0031-9007. PMID  15600826. S2CID  40785991.
  13. ^ Mohapatra, D.; Nakao, M.; Nishida, S.; Abe, K.; Abe, K.; Adachi, I.; Aihara, H.; Anipko, D.; Arinstein, K. (2006-06-09). "Наблюдение b → d γ и определение | V td / V ts |". Physical Review Letters . 96 (22): 221601. arXiv : hep-ex/0506079 . Bibcode :2006PhRvL..96v1601M. doi :10.1103/PhysRevLett.96.221601. ISSN  0031-9007. PMID  16803300. S2CID  7745694.
  14. ^ Икадо, К.; Абэ, К.; Абэ, К.; Адачи, И.; Айхара, Х.; Акаи, К.; Акемото, М.; Анипко, Д.; Аринштейн, К. (2006-12-22). "Доказательства чисто лептонного распада B − → τ − ν ¯ τ". Physical Review Letters . 97 (25): 251802. arXiv : hep-ex/0604018 . Bibcode :2006PhRvL..97y1802I. doi :10.1103/PhysRevLett.97.251802. ISSN  0031-9007. PMID  17280341. S2CID  37468451.
  15. ^ Choi, S.-K.; Olsen, SL; Abe, K.; Abe, T.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akai, K.; Akatsu, M. (2003-12-23). ​​"Наблюдение узкого состояния, похожего на чармоний, в эксклюзивных распадах B ± → K ± π + π − J / ψ". Physical Review Letters . 91 (26): 262001. arXiv : hep-ex/0309032 . Bibcode :2003PhRvL..91z2001C. doi :10.1103/PhysRevLett.91.262001. ISSN  0031-9007. PMID  14754041. S2CID  1017547.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Эксперимент Белль» .
  • Официальный сайт Белль
  • Сайт сотрудничества Belle II
  • Belle II Публичный веб-сайт
  • Запись для эксперимента KEK-BF-BELLE на INSPIRE-HEP

36°09′28″с.ш. 140°04′31″в.д. / 36.15778°с.ш. 140.07528°в.д. / 36.15778; 140.07528

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Belle_experiment&oldid=1231745304"