4月26日,當?shù)貢r間凌晨0:38,在日本高能加速器研究機構(KEK)的超級B介子工廠SuperKEKB加速器中,正電子和負電子束流實現(xiàn)了第一次對撞,在加速器對撞點上的Belle II探測器記錄下了正負電子湮滅以后所產(chǎn)生的各種物理事件。這是KEK的粒子物理實驗室八年來的第一批對撞,之前的B介子工廠KEKB于2010年停止運行,進入升級到SuperKEKB加速器和Belle II探測器的工程階段。
來自世界上25個國家和地區(qū)106個科研機構超過750名研究人員設計和建造了Belle II探測器。與上一代實驗相比,SuperKEKB加速器設計的對撞亮度是KEKB的40倍;同時Belle II探測器具有比Belle性能大幅度提高,以適應高事例率條件下的事例探測和記錄。在未來十年的運行期內,新實驗將收集到大約500億個正反B介子對事例,比之前整個實驗數(shù)據(jù)量高出50倍。
SuperKEKB加速器與Belle II探測器,這一大科學裝置的科學目標主要是在底夸克、粲夸克和τ輕子等基本粒子的稀有衰變中尋找超出標準模型的新物理,尋找可能解釋自然界是正物質(而非反物質)占支配地位這一根本問題的原因,即尋找新的CP破壞源以研究宇宙的形成和演化問題。Belle II實驗還將被用于研究新型強子態(tài),精確檢驗標準模型等。
從3月起,KEK開展了運行SuperKEKB正負電子對撞機的新階段。3月21日,高能量主環(huán)成功實現(xiàn)了對電子束的儲存;隨后的3月31日,低能量主環(huán)也實現(xiàn)了對正電子束的儲存。之后為了實現(xiàn)兩個束流在Belle II中心的對撞,對加速器的最終調試持續(xù)了幾周的時間。
與在瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心(CERN)運行的世界能量最高的質子加速器LHC不同,SuperKEKB/Belle II是為了世界最高亮度的目標而設計的。SuperKEKB是“高亮度前沿”加速器的領跑者,設計亮度為8x1035cm-2s-1。
SuperKEKB實現(xiàn)第一次對撞是當前粒子物理實驗領域的重要事件。KEK的所長山內正則(Yamauchi)教授說:“我非常高興能夠宣布SuperKEKB加速器實現(xiàn)了第一次對撞,并且慶賀經(jīng)過七年多的重大改進后Belle II實驗得以運行。我渴望看到來自Belle II實驗的結果如何推動人類對宇宙本質的認識。我們非常感激支持這個項目的每一個人。在SuperKEKB加速器達到比KEKB創(chuàng)造的世界紀錄高40倍的設計指標之前,我們還需要面對很多困難,但KEK將與來自世界各地的合作者們一起為實驗的成功而努力?!?/span>Belle II實驗發(fā)言人,美國夏威夷大學Tom Browder教授說到:“經(jīng)過許許多多敬業(yè)而有才華的科學家、工程師和學生們超過七年的建造和準備,Belle II實驗最終得以開機運行。這對于我們國際合作組的所有人來說確實是一個可喜的時刻。我們現(xiàn)在正啟動第一個物理計劃,世界正在等待我們的結果?!?/span>
我國自1997年與KEK簽署協(xié)議參加B介子工廠——KEKB及Belle實驗的合作,2010年開始參加了上述實驗的升級工作。Belle II的中國組目前包括中國科學院高能物理研究所、中國科學技術大學、北京大學、北京航空航天大學和復旦大學等五個單位,在Belle II實驗的設計與建造、調試與運行維護、軟件開發(fā)與科學計算等方面都作出了重要貢獻,我國將重點參與B介子物理、中性D介子混合與CP破壞和奇特強子態(tài)的研究。
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1. 英文版新聞發(fā)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. 第一屆Belle II實驗中國組學術研討會在復旦大學召開:http://imp.fudan.edu.cn/1c/49/c1002a138313/page.htm
4. “絕世美女二世”Belle II: http://www.innoctf.com/kxcb/zxgx/201704/t20170425_4779856.html
Belle II探測器,包括7個子系統(tǒng)(http://belle2.kek.jp/detector.html)
SuperKEKB第一次對撞中,Belle II探測器記錄下的正反B介子對事例。
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