【新闻】Belle II合作研究进展:SuperKEKB加速器实现第一次正负电子对撞
发布时间:2018-04-28   浏览次数:


4月26日,当地时间凌晨0:38,在日本高能加速器研究机构(KEK)的超级B介子工厂SuperKEKB加速器中,正电子和负电子束流实现了第一次对撞,在加速器对撞点上的Belle II探测器记录下了正负电子湮灭以后所产生的各种物理事件。这是KEK的粒子物理实验室八年来的第一批对撞,之前的B介子工厂KEKB于2010年停止运行,进入升级到SuperKEKB加速器和Belle II探测器的工程阶段。


与在瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)运行的世界能量最高的质子加速器LHC不同,SuperKEKB是为了世界最高亮度的目标而设计的。SuperKEKB是“高亮度前沿”加速器的领跑者,设计亮度为8x1035 cm-2s-1,是上一代实验KEKB亮度的40倍。


来自世界上25个国家和地区106个科研机构超过750名研究人员设计和建造了Belle II探测器。Belle II探测器与Belle相比性能大幅度提高,以适应高事例率条件下的粒子探测和事例记录。在未来十年的运行期内,新实验将收集到大约500亿个正反B介子对事例,高达之前整个Belle实验数据量的50倍。


SuperKEKB加速器与Belle II探测器,这一大科学装置的科学目标主要是在底夸克、粲夸克和τ轻子等基本粒子的稀有衰变中寻找超出标准模型的新物理,寻找可能解释自然界是正物质(而非反物质)占支配地位这一根本问题的原因,即寻找新的CP破坏源以研究宇宙的形成和演化问题。Belle II实验还将被用于研究新型强子态,精确检验标准模型等重要课题。


从3月起,KEK开展了运行SuperKEKB正负电子对撞机的新阶段。3月21日,高能量主环成功实现了对电子束的储存;随后的3月31日,低能量主环也实现了对正电子束的储存。之后为了实现两个束流在Belle II中心的对撞,对加速器的最终调试持续了几周的时间。


SuperKEKB实现第一次对撞是当前粒子物理实验领域的重要事件。KEK研究机构的机构长山内正则(Yamauchi)教授说:“我非常高兴能够宣布SuperKEKB加速器实现了第一次对撞,并且庆贺经过七年多的重大改进后Belle II实验得以运行。我渴望看到来自Belle II实验的结果如何推动人类对宇宙本质的认识。我们非常感激每一个支持这个项目的人。在SuperKEKB加速器达到比KEKB创造的世界纪录高40倍的设计指标之前,我们还需要面对很多困难,但KEK将与来自世界各地的合作者们一起为实验的成功而努力。”Belle II实验发言人,美国夏威夷大学Tom Browder教授说到:“经过许许多多敬业而有才华的科学家、工程师和学生们超过七年的建造和准备,Belle II实验最终得以开机运行。这对于我们国际合作组的所有人来说确实是一个可喜的时刻。我们现在正启动第一个物理计划,世界正在等待我们的结果。”


我国自1997年与KEK签署协议参加B介子工厂——KEKB及Belle实验的合作,2010年开始参加了上述实验的升级工作。Belle II的中国组目前包括中国科学院高能物理研究所、中国科学技术大学、北京大学、北京航空航天大学和复旦大学等五个单位,在Belle II实验的设计与建造、调试与运行维护、软件开发与科学计算等方面都作出了重要贡献。我国将重点参与B介子物理、中性D介子混合与CP破坏和奇特强子态的研究。


复旦大学于2017年6月加入Belle II实验以来,迅速成长为重要的合作单位,并开展了大量的工作,包括建设探测器实验室、建立计算服务器系统、举办第一届Belle II中国组研讨会、邀请专家来访等。复旦大学在Belle II实验的研究重点包括探测器研制,发展CP对称性破坏研究,寻找新物理,研究新型强子态等重要内容。复旦大学目前的Belle II研究团队包括罗涛和王小龙两名青年研究员以及多名博士后和研究生,近期将有更多的研究人员加入研究团队。

  

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1.英文版新闻发布:https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/

2.第一届Belle II实验中国组学术研讨会在复旦大学召开:http://imp.fudan.edu.cn/1c/49/c1002a138313/page.htm

3.“绝世美女二世”Belle IIhttp://www.ihep.cas.cn/kxcb/zxgx/201704/t20170425_4779856.html



图1. Belle II探测器,包括7个子系统(http://belle2.kek.jp/detector.html)




图2. SuperKEKB第一次对撞中,Belle II探测器记录下的正反B介子对事例。