Организация ускорителей для физики высоких энергий (KEK, Цукуба, Япония) 25 марта 2019 г. запустила новый эксперимент Belle II на обновленном коллайдере SuperKEKB. О первых электрон-позитронных столкновениях и начале набора данных сообщается на официальном сайте организации. Модернизированный SuperKEKB позволит в 50 раз увеличить объем экспериментальных данных.
Это даст возможность улучшить точности измерения вероятностей редких распадов B- и D-мезонов, тау-лептона и, возможно, наблюдать эффекты, выходящие за рамки Стандартной модели, или поставить более строгие ограничения на существование Новой физики. В модернизации коллайдера и эксперименте принимает участие Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ).
Исследования на коллайдере SuperKEKB направлены на изучение редких распадов B- и D-мезонов, тау-лептона, а также поиск эффектов, выходящих за рамки Стандартной модели (Новой физики). Среди возможных примеров таких эффектов – отклонение суммы углов треугольника унитарности от 180 градусов, обнаружение процессов, идущих с нарушением лептонного числа, аномальномальным нарушением комбинированной четности и др. Предполагается, что основная характеристика коллайдера – его светимость (количество взаимодействий частиц, происходящих в единицу времени) увеличится на SuperKEKB в 40 раз, а объем экспериментальных данных на Belle II – в 50 раз.
Для достижения поставленных задач помимо модернизации коллайдера был улучшен детектор – система регистрации частиц, рожденных при столкновении пучков в коллайдере. Работы по модернизации детектора Belle II и коллайдера SuperKEKB проводились с участием ИЯФ СО РАН и НГУ. Институт принимает активное участие в международной коллаборации с 1994 г., когда был начат эксперимент Bellе. На производстве ИЯФ СО РАН в 2011 г. было изготовлено более двух километров алюминиевых вакуумных камер для модернизации SuperKEKB.
«ИЯФ СО РАН принимал участие в разработке и создании 40-тонного электромагнитного калориметра на основе кристаллов йодистого цезия для детектора в предыдущем эксперименте (Belle). В процессе модернизации для Belle II мы сохранили сцинтилляционные кристаллы, а улучшения свойств детектора получили за счет модернизации электроники, – рассказал ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией НГУ, доктор физико-математических наук Александр Кузьмин. – Модернизированная электроника обеспечит эффективную работу детектора в условиях больших загрузок – позволит записывать данные с большей частотой (до 30 кГц)».
Александр Кузьмин отметил, что счетчики на основе кристаллов йодистого цезия для детектора, большая часть которых была изготовлена в ИЯФ СО РАН, прослужили на установке более двадцати лет и до сих пор не нуждаются в замене.
«Основная задача Belle II – улучшить точность измерения вероятности редких распадов B-мезонов, D-мезонов, тау-лептонов. Сейчас все измерения согласуются со Стандартной моделью, а хочется увидеть что-то за ее пределами, Новую физику. Мы надеемся, что тот объем данных, который мы планируем получить на детекторе, позволит найти возможные указания на Новую физику, или же поставить более строгое ограничение на ее существование», – добавил Александр Кузьмин.