SuperKEKB

SuperKEKB
Країна	Японія
На заміну	KEKB^d
Офіційний сайт​(англ.)
SuperKEKB у Вікісховищі

SuperKEKB[1] — це колайдер елементарних частинок, розташований у KEK (Науково-дослідна організація прискорювачів високих енергій) у Цукубі, префектура Ібаракі, Японія. SuperKEKB зіштовхує електрони з позитронами на енергії, близькій до маси резонансу Υ(4S). Колайдер призначений для так званої «B-фабрики» (інтенсивного джерела B-мезонів) Belle II. Прискорювач є модернізацією прискорювача KEKB, забезпечуючи приблизно в 40 разів більшу світність[2] завдяки надпровідним квадрупольним фокусувальним магнітам. Перша циркуляція електронних і позитронних пучків у прискорювачі була досягнута у лютому 2016 р.[3] Перші зіткнення пучків відбулися 26 квітня 2018 р.[4] О 20:34 15 червня 2020 року SuperKEKB досяг найвищої у світі світності зіткнень, встановивши рекорд 2,22×10^34 см^−2с^−1.[5]

Принцип роботи

Дизайн SuperKEKB використовує багато компонентів від KEKB.[6] За нормальної роботи SuperKEKB зіштовхує електрони при 7 ГеВ з позитронами при 4 ГеВ[2] (порівняно з KEKB при 8 ГеВ та 3,5 ГеВ відповідно). Отже, енергія зіткнень в системі центру імпульсу приблизно дорівнює масі резонансу Υ(4S) (10,57 ГеВ/c^2).[7] Прискорювач також буде іноді працювати при енергіях інших Υ резонансів, щоб отримати зразки інших B мезонів та власне Y резонансів. Асиметрія в енергії двох пучків забезпечує ненульовий релятивістський імпульс Лоренца для B-мезонів, що утворюються в результаті зіткнення. Це дозволяє вимірювати політ B-мезонів та виокремлювати їх від фону.

Напрямок пучка з більшою енергією визначає напрямок «вперед» і впливає на конструкцію більшої частини детектора Belle II.

Як і в випадку KEKB, SuperKEKB складається з двох кілець: одне для високоенергетичного пучка електронів (high-energy ring, HER) і друге для низькоенергетичного пучка позитронів (low-energy ring, LER). Прискорювач має периметр 3016 м із чотирма прямими секціями та експериментальними залами в центрі кожної з назвами «Цукуба», «Охо», «Фудзі» та «Нікко».[2] Експеримент Belle II розташований у єдиній точці зіткнень в Цукуба-Холі.[8]

Світність

Цільова світність для SuperKEKB становить 8×10^35 см^−2с^–1, що є в 40 разів більшою за світність у KEKB.[9] Це досягається завдяки схемі «нано-пучків», вперше запропонованою[10] для європейського експерименту SuperB (який в підсумку скасувано). У схемі «нанопучків» на SuperKEKB ширина пучків зменшується у вертикальному напрямку з допомогою магнітів. В той же час, збільшується кут перетину двох пучків, що в підсумку зменшує площу перетину. Світність ще більше збільшується вдвічі за рахунок більшого струму пучка, ніж у KEKB.

Завдяки використанню цієї технології, 15 червня 2020 року SuperKEKB встановив світовий рекорд найвищої світності у колайдерному експерименті: 2,22×10^34 см^−2с^−1 . 21 червня 2020 року SuperKEKB побив власний рекорд і досягнув світності у 2,40×10^34 см^−2с^–1. Попередній світовий рекорд 2,14×10^34 см^−2с^−1 був досягнутий на ВАК у 2018 році.[11][12]

Див. також

• Великий електрон-позитронний колайдер
• Великий адронний колайдер
• Майбутній кільцевий колайдер

Примітки

1. Ohnishi, Y.; Abe, T.; Adachi, T.; Akai, K.; Arimoto, Y.; Ebihara, K.; Egawa, K.; Flanagan, J.; Fukuma, H. (26 березня 2013). Accelerator design at SuperKEKB. Progress of Theoretical and Experimental Physics (англ.). Т. 2013, № 3. с. 3A011—0. doi:10.1093/ptep/pts083. ISSN 2050-3911. Архів оригіналу за 10 листопада 2021. Процитовано 24 січня 2021.
2. SuperKEKB. www-superkekb.kek.jp. Архів оригіналу за 31 березня 2019. Процитовано 21 травня 2017.
3. Congratulations to SuperKEKB for "first turns" | CERN. home.cern (англ.). Архів оригіналу за 7 липня 2018. Процитовано 21 травня 2017.
4. Electrons and Positrons Collide for the first time in the SuperKEKB Accelerator. kek.jp (англ.). Архів оригіналу за 17 червня 2019. Процитовано 26 квітня 2018. [Архівовано 2019-06-17 у Wayback Machine.]
5. SuperKEKB collider achieves the world's highest luminosity. kek.jp (англ.). Архів оригіналу за 29 листопада 2020. Процитовано 26 червня 2020. [Архівовано 2020-11-29 у Wayback Machine.]
6. Ohnishi, Yukiyoshi; Abe, Tetsuo; Adachi, Toshikazu; Akai, Kazunori; Arimoto, Yasushi; Ebihara, Kiyokazu; Egawa, Kazumi; Flanagan, John; Fukuma, Hitoshi (1 січня 2013). Accelerator design at SuperKEKB. Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2013 (3): 3A011. Bibcode:2013PTEP.2013cA011O. doi:10.1093/ptep/pts083.
7. Patrignani, C.; Group, Particle Data (2016). Review of Particle Physics. Chinese Physics C (англ.). 40 (10): 100001. Bibcode:2016ChPhC..40j0001P. doi:10.1088/1674-1137/40/10/100001. ISSN 1674-1137. Архів оригіналу за 3 лютого 2021. Процитовано 24 січня 2021.
8. Belle II Experiment. belle2.jp (амер.). Архів оригіналу за 31 травня 2019. Процитовано 22 травня 2017.
9. SuperKEKB. www-superkekb.kek.jp. Архів оригіналу за 30 січня 2021. Процитовано 23 січня 2021.
10. Bona, M.; / та ін. (18 травня 2007). SuperB: A High-Luminosity Asymmetric e+e- Super Flavor Factory (англ.). № SLAC-R-856, 907708. с. SLAC–R–856, 907708. doi:10.2172/907708. Процитовано 24 січня 2021. {{cite news}}: Явне використання «та ін.» у: |last2= (довідка)
11. KEK reclaims luminosity record. CERN Courier (брит.). 30 червня 2020. Архів оригіналу за 18 січня 2021. Процитовано 8 вересня 2020.
12. SuperKEKB collider achieves the world's highest luminosity. Interactions (англ.). Архів оригіналу за 1 лютого 2021. Процитовано 8 вересня 2020.

Посилання

• Вебсторінка SuperKEKB [Архівовано 31 березня 2019 у Wayback Machine.]
• Вебсторінка KEK [Архівовано 7 квітня 2006 у Wayback Machine.]
• SuperKEKB на Inspire [Архівовано 20 січня 2020 у Wayback Machine.]
• Belle II на Inspire