Belle (эксперимент)

Детектор Belle в Цукуба Холле, КЕК

Belle — ускорительный эксперимент в области физики высоких энергий, выполнявшийся коллаборацией Belle, международным научным коллективом из более чем 400 физиков и инженеров, в Исследовательской организации ускорителей высоких энергий (KEK) в городе Цукуба, префектура Ибараки, Япония. Эксперимент проводился с 1999 по 2010 год.

Детектор Belle находился в точке столкновения ускорительного комплекса KEKB — электрон-позитронного коллайдера асимметричной энергии. Belle в KEKB вместе с экспериментом BaBar на ускорителе PEP-II в SLAC были известны как B-фабрики, поскольку они сталкивали электроны с позитронами при энергии в центре инерции, равной массе Y(4S)-резонанса, который распадается на пары B-мезонов.

Детектор Belle представлял собой герметичный многослойный детектор частиц с большим телесным углом охвата, позиционированием вершин с точностью порядка десятков микрометров (обеспечивается кремниевым вершинным детектором), хорошей различающей способностью между пионами и каонами в диапазоне импульсов от 100 МэВ/Шаблон:Math до нескольких ГэВ/Шаблон:Math (обеспечивается черенковским детектором) и электромагнитным калориметром (на основе сцинтилляционных кристаллов CsI(Tl)), обеспечивающим точность измерения энергий до нескольких процентов

Belle II — модернизация Belle, которая была одобрена в июне 2010 года. Он был введён в эксплуатацию в начале 2018 года. Belle II находится в SuperKEKB (модернизированный ускоритель KEKB), который призван обеспечить в 40 раз бо́льшую интегральную светимость.

Полученные результаты

Списанная центральная дрейфовая трекерная камера от Belle, в настоящее время выставленная в Национальном музее природы и науки

Эксперимент Belle был мотивирован поиском CP-нарушения в системе нейтральных B-мезонов. Однако в ходе эксперимента также проводились обширные исследования редких распадов, поиски экзотических частиц и точные измерения свойств D-мезонов и тау-лептонов. Результаты эксперимента опубликованы в примерно 300 статьях в реферируемых журналах.

Основные результаты эксперимента Belle включают в себя:

• наблюдение большого CP-нарушения в системе нейтральных B-мезонов;
• измерение коэффициента ветвления для инклюзивных распадов $B\to X_s\gamma$;
• наблюдение перехода $b\to s{l}^{+}{l}^{-}$ с использованием распадов $B\to K{l}^{+}{l}^{-}$ и $B\to K^{*}{l}^{+}{l}^{-}$;
• измерение ${\varphi }_3$ с использованием диаграммы Далитца для распадов $B\to DK,D\to K_S{\pi }^{+}{\pi }^{-}$;
• измерение элементов CKM-матрицы смешивания кварков $|V_{ub}|$ и $|V_{cb}|$;
• наблюдение прямого СР-нарушения в распадах $B^0\to {\pi }^{+}{\pi }^{-}$ и $B^0\to K^{-}{\pi }^{+}$;
• наблюдение переходов $b\to d$;
• наблюдение чистого лептонного распада $B\to \tau \nu$;
• наблюдения ряда новых частиц, включая X(3872).

Наборы данных

Ускоритель KEKB имел на тот момент самую высокую в мире светимость. Большая часть собранных данных относилась к Шаблон:SubatomicParticle(4S). Мгновенная светимость превышала Шаблон:Val. Интегральная светимость, набранная при энергии, равной массе Шаблон:SubatomicParticle(4S), составила около Шаблон:Val (соответствует 771 миллиону Шаблон:SubatomicParticleШаблон:SubatomicParticle-мезонных пар). Около 10 % данных было набрано при энергии ниже резонанса Шаблон:SubatomicParticle(4S) для изучения фона. Кроме того, KEKB провёл специальные измерения на [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(5S)]]-резонансе для изучения [[Странный B-мезон|Шаблон:SubatomicParticle-мезона]], а также на [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(1S)]]-, [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(2S)]]- и [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(3S)]]-резонансах для получения свидетельств существования частиц тёмной материи и бозона Хиггса. Наборы данных на энергиях резонансов [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(1S)]], [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(2S)]] и [[Ипсилон-мезон|Шаблон:SubatomicParticle(5S)]], собранные Belle, — самые объёмные в мире.

См. также

• B-фабрика
• [[Нейтральные осцилляции B-мезона|Шаблон:SubatomicParticleШаблон:SubatomicParticle-осцилляции]]

Ссылки

• Официальный сайт Belle
• Сайт коллаборации Belle II
• Публичный веб-сайт Belle II