В Японии запустили новый коллайдер
- 28.04.2018
В коллайдере SuperKEKB в лаборатории KEK (Цукуба, Япония) впервые наблюдались столкновения электронов и позитронов, а установленный в месте их встречи детектор Belle II зарегистрировал первые события. Одна из ключевых систем детектора Belle II – 40-тонный электромагнитный калориметр на основе кристаллов йодистого цезия – был разработан и создан при определяющем участии команды Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ). Кроме того, российские, корейские и японские физики разработали систему для анализа большого объема данных в эксперименте Belle II.
Дисплей событий Belle II
В лаборатории физики элементарных частиц КЕК начался эксперимент Belle II. В результате аннигиляции электронов и позитронов рождаются новые частицы, в частности, пары В-мезона и его античастицы, а также наблюдаются события рождения других адронов.
Детектор Belle II в SuperKEKB – одна из ключевых систем коллайдера. Он был разработан и построен международной коллаборацией, в которую входят более 750 исследователей из 25 стран. Возможности Belle II существенно улучшены по сравнению с Belle, детектором для предыдущего эксперимента, в частности, значительно возросло его быстродействие. Калориметр позволит с большой эффективностью и высокой точностью регистрировать и измерять энергию фотонов и, следовательно, восстанавливать нейтральные пи-мезоны.
Ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией НГУ, доктор физико-математических наук Александр Кузьмин является координатором группы калориметра детектора Belle II и одним из разработчиков системы сбора данных для этой системы. Он пояснил, что электроника калориметра детектора Belle II была существенно улучшена для нового эксперимента. «Она позволяет реконструировать высокоэнергичные фотоны для более 30 тысяч событий электрон-позитронных столкновений в секунду. Кроме того, информация с калориметра позволяет быстро, в течение миллионных долей секунды, определить, является ли событие полезным и выдать сигнал всем системам детектора для его регистрации», – отметил ученый.
В течение примерно 10 лет работы будет накоплен набор данных о рождении 50 миллиардов пар B-мезонов и их античастиц. Это в 50 раз больше, чем было получено в предыдущем эксперименте Belle.
«Мы приложили все усилия, чтобы модернизировать систему сбора данных, состоящую из тысяч электронных плат и компьютеров, и достигнуть максимальной скорости счета событий – 30 кГц. Наша централизованная система управления была разработана, введена в эксплуатацию и в настоящее время полностью готова к записи первых данных», – комментирует профессор Томоюки Конно (Associate Prof. Tomoyuki Konno, Kitasato University, Belle II DAQ Group).
В отличие от Большого адронного коллайдера в CERN (Женева, Швейцария), который является ускорителем с самой высокой в мире энергией, SuperKEKB будет иметь самую высокую в мире светимость, то есть количество взаимодействий частиц, происходящих в единицу времени. Проектная светимость коллайдера SuperKEKB составляет 8x1035см-2с-1. Это открывает совершенно новые возможности для изучения редких распадов B- и D-мезонов, тау-лептона, а также поиска эффектов, выходящих за рамки Стандартной модели. Среди возможных примеров таких эффектов – отклонение суммы углов Треугольника Унитарности от 180 градусов, обнаружение процессов, идущих с нарушением лептонного числа, проблема доминирования материи в сравнении с антиматерией и другие открытые фундаментальные вопросы в понимании Вселенной.