4月26日,當(dāng)?shù)貢r間凌晨0:38,在日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)(KEK)的超級B介子工廠SuperKEKB加速器中,正電子和負(fù)電子束流實(shí)現(xiàn)了第一次對撞,在加速器對撞點(diǎn)上的Belle II探測器記錄下了正負(fù)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(shí)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(yùn)行,進(jìn)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(jī)構(gòu)超過750名研究人員設(shè)計和建造了Belle II探測器。與上一代實(shí)驗相比,SuperKEKB加速器設(shè)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(yīng)高事例率條件下的事例探測和記錄。在未來十年的運(yùn)行期內(nèi),新實(shí)驗將收集到大約500億個正反B介子對事例,比之前整個實(shí)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(xué)裝置的科學(xué)目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)模型的新物理,尋找可能解釋自然界是正物質(zhì)(而非反物質(zhì))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(shí)驗還將被用于研究新型強(qiáng)子態(tài),精確檢驗標(biāo)準(zhǔn)模型等。
從3月起,KEK開展了運(yùn)行SuperKEKB正負(fù)電子對撞機(jī)的新階段。3月21日,高能量主環(huán)成功實(shí)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(shí)現(xiàn)了對正電子束的儲存。之后為了實(shí)現(xiàn)兩個束流在Belle II中心的對撞,對加速器的最終調(diào)試持續(xù)了幾周的時間。
與在瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心(CERN)運(yùn)行的世界能量最高的質(zhì)子加速器LHC不同,SuperKEKB/Belle II是為了世界最高亮度的目標(biāo)而設(shè)計的。SuperKEKB是“高亮度前沿”加速器的領(lǐng)跑者,設(shè)計亮度為8x1035cm-2s-1。
SuperKEKB實(shí)現(xiàn)第一次對撞是當(dāng)前粒子物理實(shí)驗領(lǐng)域的重要事件。KEK的所長山內(nèi)正則(Yamauchi)教授說:“我非常高興能夠宣布SuperKEKB加速器實(shí)現(xiàn)了第一次對撞,并且慶賀經(jīng)過七年多的重大改進(jìn)后Belle II實(shí)驗得以運(yùn)行。我渴望看到來自Belle II實(shí)驗的結(jié)果如何推動人類對宇宙本質(zhì)的認(rèn)識。我們非常感激支持這個項目的每一個人。在SuperKEKB加速器達(dá)到比KEKB創(chuàng)造的世界紀(jì)錄高40倍的設(shè)計指標(biāo)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(shí)驗的成功而努力。”Belle II實(shí)驗發(fā)言人,美國夏威夷大學(xué)Tom Browder教授說到:“經(jīng)過許許多多敬業(yè)而有才華的科學(xué)家、工程師和學(xué)生們超過七年的建造和準(zhǔn)備,Belle II實(shí)驗最終得以開機(jī)運(yùn)行。這對于我們國際合作組的所有人來說確實(shí)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(jié)果。”
我國自1997年與KEK簽署協(xié)議參加B介子工廠——KEKB及Belle實(shí)驗的合作,2010年開始參加了上述實(shí)驗的升級工作。Belle II的中國組目前包括中國科學(xué)院高能物理研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等五個單位,在Belle II實(shí)驗的設(shè)計與建造、調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)、軟件開發(fā)與科學(xué)計算等方面都作出了重要貢獻(xiàn),我國將重點(diǎn)參與B介子物理、中性D介子混合與CP破壞和奇特強(qiáng)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(shí)驗中國組學(xué)術(shù)研討會在復(fù)旦大學(xué)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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