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。
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。与上一代实验相比,SuperKEKB加速器设计的对撞亮度是KEKB的40倍;同时Belle II探测器具有比Belle性能大幅度提高,以适应高事例率条件下的事例探测和记录。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,比之前整个实验数据量高出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。
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。
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/Belle II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8x1035cm-2s-1。
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的所长山内正则(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。我们非常感激支持这个项目的每一个人。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。
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1. 英文版新闻发布:https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/
2. Electrons and Positrons Collide for the first time in the SuperKEKB Accelerator: https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/
3. 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
4. “绝世美女二世”Belle II: http://www.ihep.cas.cn/kxcb/zxgx/201704/t20170425_4779856.html
Belle II探测器,包括7个子系统(http://belle2.kek.jp/detector.html)
SuperKEKB第一次对撞中,Belle II探测器记录下的正反B介子对事例。
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