BaBar experiment - BaBar experiment

The BaBar experimentnebo jednoduše BaBar, je mezinárodní spolupráce více než 500 fyziků a inženýrů studujících subatomární svět při energiích přibližně desetinásobku zbytkové hmotnosti protonu (~ 10GeV ). Jeho design byl motivován vyšetřováním porušení parity poplatků. BaBar se nachází na SLAC National Accelerator Laboratory, kterou provozuje Stanfordská Univerzita pro Ministerstvo energetiky v Kalifornie.

Fyzika

BaBar byl zřízen, aby pochopil disparita mezi hmota a antihmota obsah vesmíru měřením Porušení parity poplatku. Symetrie CP je kombinací Ckonjugace harge symetrie (C symetrie) a Parity symetrie (P symetrie), z nichž každá je konzervována samostatně kromě v slabé interakce. BaBar se zaměřuje na studium porušení CP v EU B mezon Systém. Název experimentu je odvozen od nomenklatury mezonu B (symbol
B
) a jeho antičástice (symbol
B
, vyslovováno B bar). Experiment je maskot byl proto vybrán, aby byl Slon Babar.

Pokud platí symetrie CP, rychlost rozpadu mesonů B a jejich antičástice by měl být stejný. Analýza sekundárních částic produkovaných detektorem BaBar ukázala, že tomu tak není - v létě roku 2002 byly zveřejněny konečné výsledky založené na analýze 87 milionů
B
/
B
 události mezonových párů, které jasně ukazují, že rychlosti rozpadu nebyly stejné. Konzistentní výsledky byly nalezeny Belleův experiment na Laboratoř KEK v Japonsku.

Poruchu CP již předpověděl Standardní model z částicová fyzika, a dobře zavedené v neutrální kaonový systém (
K.
 /
K.
 mezonové páry). Experiment BaBar zvýšil přesnost, s jakou byl tento účinek experimentálně měřen. V současné době jsou výsledky v souladu s Standardní model, ale další zkoumání větší rozmanitosti režimů rozpadu může v budoucnu odhalit nesrovnalosti.

Detektor BaBar je vícevrstvý detektor částic. Je to velké plný úhel pokrytí (blízko hermetický ), umístění vrcholu s přesností řádově 10μm (poskytuje detektor křemíkového vrcholu), dobré pion –kaon separace na víceGeV moment (poskytnutý románem) Čerenkov Detektor) a přesná elektromagnetická kalorimetrie (scintilační krystaly CsI (Tl)) umožňují seznam dalších vědeckých hledání kromě porušení CP v systému B meson.[1] Studium vzácných rozpadů a hledání exotických částic a přesná měření jevů spojených s obsahem mezonů dno a kouzelné kvarky, jakož i jevy spojené s tau leptony jsou možné.

Detektor BaBar zastavil provoz 7. dubna 2008, ale analýza dat stále probíhá.

Popis detektoru

Ve spodní části obrázku pocházejí z jednoho bodu (počátek události) dvě přímé čáry oddělené přibližně o 30 stupňů. Dvě čáry protínají dvě mřížky čtverců (detekční mřížky) umístěné na sebe, oddělené určitou vzdáleností. Čtverce mřížky překřížené čarami jsou zvýrazněny jinou barvou, což odpovídá detekci částic, které je překročily.
Princip detektorů křemíkových vrcholů: počátek částic, kde došlo k události, která je vytvořila, lze zjistit extrapolací zpět z nabitých oblastí (červená) vlevo na senzorech.

Detektor BaBar je válcový s interakční oblastí ve středu. V oblasti interakce 9GeV elektrony se srazí s antielektrony 3,1 GeV (někdy nazývanými pozitrony ) k výrobě a těžiště srážková energie 10,58 GeV, což odpovídá
ϒ
(4S) rezonance. The
ϒ
(4S) se okamžitě rozpadá na pár B mesonů - polovinu času
B+

B−
 a polovinu času
B0

B0
. K detekci částic existuje řada subsystémů uspořádaných válcovitě kolem oblasti interakce. Tyto subsystémy jsou v pořadí zevnitř ven:

Vyrobeno z 5 vrstev oboustranných silikonových proužků, SVT zaznamenává stopy nabitých částic velmi blízko oblasti interakce uvnitř BaBar.
Méně nákladné než křemík, 40 vrstev vodičů v této plynové komoře detekuje stopy nabitých částic do mnohem většího poloměru a poskytuje měření jejich hybnosti. Kromě toho DCH také měří energetické ztráty částic při jejich průchodu hmotou. Vidět Vzorec Bethe-Bloch.
DIRC se skládá ze 144 tavený oxid křemičitý pruhy, které vyzařují a zaostřují Čerenkovovo záření rozlišovat mezi kaons a piony.
Vyrobeno z 6580 CSI krystalů, EMC identifikuje elektrony a antielektrony, což umožňuje rekonstrukci stop částic fotonů (a tedy neutrálních pionů (
π0
)) a „dlouhých Kaons“ (
K.
L), které jsou také elektricky neutrální.
Magnet produkuje 1,5 T pole uvnitř detektoru, které ohýbá stopy nabitých částic, což umožňuje odečíst jejich hybnost.
  • Instrumented Flux Return (IFR)
IFR je navržen tak, aby vrátil tok 1,5T magnet, takže je to většinou železo, ale je zde také detekce přístrojů miony a dlouhé kaony. IFR je rozdělen na 6 sextantů a dva endcaps. Každý ze sextantů má prázdné mezery, které obsahovaly 19 vrstev Odporové deskové komory (RPC), které byly v letech 2004 a 2006 nahrazeny Omezené streamerové trubky (LST) proložené mosazí. Mosaz je tam, aby přidal hmotu na délku interakce, protože moduly LST jsou mnohem méně masivní než RPC. Systém LST je navržen k měření všech tří válcových souřadnic stopy: kterou jednotlivá trubka zasáhla φ souřadnice, ve které vrstvě byl zásah, dává ρ koordinovat a nakonec z- letadla na vrcholu LST měří z koordinovat.

Pozoruhodné události

Dne 9. října 2005 BaBar zaznamenal rekord zářivost něco přes 1 × 1034 cm−2s−1 dodáno PEP-II urychlovač pozitron-elektron.[2] To představuje 330% svítivosti, kterou byl PEP-II navržen k dodání, a byl vyroben spolu se světovým rekordem v uloženém proudu v elektron úložný prsten v 1,73A spárováno se záznamem 2,94 A. pozitrony. „Pro experiment BaBar znamená vyšší svítivost generování více kolizí za sekundu, což se promítá do přesnějších výsledků a schopnosti najít fyzikální efekty, které by jinak neviděli.“[3]

V roce 2008 objevili fyzici BaBar nejnižší částice energie v rodině kvarků bottomonium, ηb. tiskový mluvčí Hassan Jawahery řekl: „Tyto výsledky byly velmi žádané již více než 30 let a budou mít významný dopad na naše chápání silných interakcí.“[4]

V květnu 2012 ohlásil BaBar[5][6] že jejich nedávno analyzovaná data mohou naznačovat odchylky od předpovědí Standardní model částicové fyziky. Pokusy ukazují dva rozpady částic, a , se stávají častěji, než předpovídá standardní model. U tohoto typu rozpadu se meson B rozpadá na D nebo D * mezon, tau-lepton a antineutrino.[7]I když význam přebytku (3,4 sigma) nestačí na to, aby bylo možné přerušit standardní model, výsledky jsou potenciálním znamením něčeho špatného a pravděpodobně ovlivní existující teorie. V roce 2015 výsledky z LHCb a Belleův experiment posílit důkazy (na 3,9 sigma) možné fyziky nad rámec standardního modelu v těchto procesech rozpadu, ale stále ne na úrovni významnosti zlatého standardu 5 sigma.[8]

Datový záznam

BěhDobaIntegrovaná svítivost[9]
(fb−1)
122. října 1999-28. Října 200022.93
22. února 2001 - 30. června 200268.19
38. prosince 2002 - 27. června 200334.72
417. září 2003 - 31. července 2004109.60
516. dubna 2005 - 17. srpna 2006146.61
625. ledna 2007 - 4. září 200786.06
713. prosince 2007 - 7. dubna 200845.60
Celkový22. října 1999 - 7. dubna 2008513.70

Viz také

Poznámky

  1. ^ Aubert, B .; Bazan, A .; Boucham, A .; Boutigny, D .; De Bonis, I .; Favier, J .; Gaillard, J. -M .; Jeremie, A .; Karyotakis, Y .; Le Flour, T .; Lees, J. P .; Lieunard, S .; Petitpas, P .; Robbe, P .; Tisserand, V .; Zachariadou, K .; Palano, A .; Chen, G. P .; Chen, J. C .; Qi, N. D .; Rong, G .; Wang, P .; Zhu, Y. S .; Eigen, G .; Reinertsen, P.L .; Stugu, B .; Abbott, B .; Abrams, G. S .; Amerman, L .; et al. (2002). "Detektor BABAR". Jaderné přístroje a metody ve výzkumu fyziky Sekce A: Akcelerátory, spektrometry, detektory a související zařízení. 479 (1): 1–116. arXiv:hep-ex / 0105044. Bibcode:2002 NIMPA.479 .... 1A. doi:10.1016 / S0168-9002 (01) 02012-5. S2CID  117579419.
  2. ^ Denní dodávka PEP-II a svítivost zaznamenaná BaBarem (sloupcový graf).[mrtvý odkaz ] Přístupné 11. října 2005.
  3. ^ Dynamický výkon od SLAC B-Factory. Přístupné 11. října 2005. Archivováno 16. Října 2005 v Wayback Machine
  4. ^ Fyzici objevují nové částice: nejspodnější „Bottomonium“ 2008-07-10, Přístupné 2009-08-02
  5. ^ Data BABAR v tahu se standardním modelem (tisková zpráva SLAC).
  6. ^ BaBar Collaboration, Důkazy o nadbytku B -> D (*) Tau Nu se rozpadají, arXiv: 1205,5442.
  7. ^ Data BaBar naznačují praskliny ve standardním modelu (EScienceNews.com).
  8. ^ 2 urychlovače nacházejí částice, které mohou porušit známé fyzikální zákony. Září 2015
  9. ^ BaBar Collaboration (2013). "Časově integrovaná svítivost zaznamenaná detektorem BABAR na PEP-II e + e-Collider". Sekce NIM A. 726: 203–213. doi:10.1016 / j.nima.2013.04.029. S2CID  33933422.

externí odkazy