Belle II — Википедия

Открытый детектор Belle II перед установкой внутренних детекторов слежения

Belle II — эксперимент в физике элементарных частиц, предназначенный для изучения свойств B-мезонов (тяжёлых элементарных частиц, содержащих b-кварк). Belle II является преемником эксперимента Belle и в настоящее время ведёт набор данных на ускорительном комплексе SuperKEKB[1] в KEK в городе Цукуба, префектура Ибараки, Япония. Детектор Belle II был размещён вокруг точки столкновения коллайдера SuperKEKB, его сборка начата в апреле 2017 года[2][3]. Belle II начал набор данных в начале 2018 года. Ожидается, что за период работы Belle II соберёт примерно в 50 раз больше данных, чем его предшественник, в основном благодаря 40-кратному увеличению светимости, обеспечиваемой SuperKEKB, по сравнению с коллайдером KEKB.

Обновление детектора

[править | править код]

Бо́льшая часть оригинального детектора Belle была модернизирована, чтобы справиться с более высокой мгновенной светимостью, обеспечиваемой ускорителем SuperKEKB[1]. Два самых внутренних, ближайших к пучку, слоя кремниевого пикового детектора Belle были заменены пиксельным детектором с обеднёнными полевыми транзисторами (DEPFET) и кремниевым вершинным детектором большего размера. Была установлена более крупная центральная система трекинга — многопроволочная дрейфовая камера[англ.]. Две новые системы идентификации частиц были установлены в переднем эндкапе (система состоит из кольцевого черенковского детектора с аэрогелевым радиатором)[4] и в стволе детектора (система состоит из кварцевых стержней, использующих полное внутреннее отражение черенковских фотонов и измеряющих время распространения)[5]. Был использован существовавший электромагнитный сцинтилляционный калориметр из CsI(Tl), ранее работавший в Belle (для переднего эндкапа разрабатывается новый калориметр из чистого CsI[6], который будет установлен на более поздней стадии[7]). Была обновлена электроника считывания калориметра. Наконец, в переднем эндкапе и во внутренних слоях KLM (детектора K0
L
-мезонов и мюонов) Belle были установлены сцинтилляторы, во внешних слоях ствола используются оригинальные камеры резистивных пластин, ранее работавшие в Belle[8].

Целевой объём данных в терминах интегральной светимости за время эксперимента составляет для Belle II 50 000 фб−1 по сравнению с 988 фб−1 (с 711 фб−1 на энергии Y(4S)) на Belle[9].

Монтажные работы в Центральной дрейфовой камере (ЦДК) эксперимента Belle II

Набор данных эксперимента Belle II разделён на три этапа[10] :

  • Фаза I — завершена в феврале-июне 2016 года: ввод в эксплуатацию SuperKEKB;
  • Фаза II — стартовала в начале 2018 года, работа без внутреннего кремниевого вершинного детектора (VXD);
  • Фаза III — с 2019 года: набор данных с помощью полностью собранного детектора Belle II.

22 ноября 2018 года была полностью установлена система VXD. 25 марта 2019 года были зарегистрированы первые реальные события с помощью почти полного детектора Belle II (установлена только половина пиксельного детектора[11], который был завершён в 2020). 15 июня 2020 года SuperKEKB достиг мгновенной светимости 2,22×1034 см−2с−1, превысив рекорд Большого адронного коллайдера (2,14×1034 см−2с−1), установленный в 2018[12]. В июне 2022 года мгновенная светимость была увеличена примерно вдвое, до 4,7×1034 см−2с−1[13].

Примечания

[править | править код]
  1. 1 2 SuperKEKB. www-superkekb.kek.jp. Дата обращения: 28 апреля 2017. Архивировано 31 марта 2019 года.
  2. "Belle II Experiment on Twitter". Twitter. Дата обращения: 7 мая 2017.
  3. Belle II rolls in - CERN Courier (англ.). cerncourier.com. Дата обращения: 22 мая 2017. Архивировано 12 июня 2018 года.
  4. Nishida S. et al. Aerogel RICH for the Belle II forward PID (англ.) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. — 2014. — Vol. 766. — P. 28—31. — doi:10.1016/j.nima.2014.06.061. — Bibcode2014NIMPA.766...28N.
  5. Inami K. TOP counter for particle identification at the Belle II experiment (англ.) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A[англ.]. — 2014. — Vol. 766. — P. 5—8. — doi:10.1016/j.nima.2014.07.006. — Bibcode2014NIMPA.766....5I.
  6. Manoni E. et al. The upgrade of the Belle II forward calorimeter (англ.) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. — 2017. — Vol. 845. — P. 524—527. — doi:10.1016/j.nima.2016.06.074. — Bibcode2017NIMPA.845..524M.
  7. Electromagnetic Calorimeter | Belle II Experiment. belle2.jp. Дата обращения: 7 мая 2017. Архивировано 15 апреля 2021 года.
  8. Aushev T. et al. A scintillator based endcap KL and muon detector for the Belle II experiment (англ.) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. — 2015. — Vol. 789. — P. 134—142. — doi:10.1016/j.nima.2015.03.060. — Bibcode2015NIMPA.789..134A. — arXiv:1406.3267.
  9. Bevan A. J. et al. The Physics of the B Factories (англ.) // European Physical Journal C. — 2014. — Vol. 74, no. 11. — P. 3026. — ISSN 1434-6044. — doi:10.1140/epjc/s10052-014-3026-9. — Bibcode2014EPJC...74.3026B. — arXiv:1406.6311.
  10. N.Braun - Hadron Spectroscopy Studies at Belle II. Дата обращения: 17 апреля 2020. Архивировано 27 сентября 2017 года.
  11. Kick-off of the Belle II Phase 3 Physics Run. Дата обращения: 17 апреля 2020. Архивировано 21 октября 2020 года.
  12. KEK reclaims luminosity record (брит. англ.). CERN Courier (30 июня 2020). Дата обращения: 11 января 2022.
  13. Belle II (англ.). www.belle2.org. Дата обращения: 3 августа 2022.