Experimento de Belle

Experimento japonés de física de partículas 1999-2010

El detector Belle en Tsukuba Hall, KEK

El experimento Belle fue un experimento de física de partículas realizado por la Colaboración Belle , una colaboración internacional de más de 400 físicos e ingenieros, en la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía ( KEK ) en Tsukuba , Prefectura de Ibaraki , Japón . El experimento se desarrolló entre 1999 y 2010. ^[1]

El detector Belle estaba ubicado en el punto de colisión del colisionador de electrones y positrones de energía asimétrica , KEKB . Belle en KEKB junto con el experimento BaBar en el acelerador PEP-II en SLAC eran conocidos como las fábricas B, ya que colisionaban electrones con positrones en la energía del centro de momento igual a la masa del
ϒ
(4S) resonancia que se desintegra en pares de mesones B.

El detector Belle era un detector de partículas multicapa hermético con una gran cobertura de ángulo sólido , localización de vértices con precisión del orden de decenas de micrómetros (proporcionada por un detector de vértices de silicio), buena distinción entre piones y kaones en el rango de momentos de 100 MeV/c a unos pocos GeV/c (proporcionado por un detector Cherenkov ), y un calorímetro electromagnético de precisión de unos pocos por ciento (hecho de cristales centelleantes de CsI ( Tl ) ).

El experimento Belle II es una versión mejorada de Belle que fue aprobada en junio de 2010. ^[2] Actualmente se encuentra en funcionamiento, ^[3] y se prevé que comience a funcionar en 2018. ^[4] Belle II está ubicado en SuperKEKB (un acelerador KEKB mejorado ) que está destinado a proporcionar una luminosidad integrada 40 veces mayor. ^[5]

Resultados

La cámara central de seguimiento de la deriva retirada de Belle, ahora exhibida en el Museo Nacional de Naturaleza y Ciencia .

El experimento fue motivado por la búsqueda de violaciones de CP . ^[6] Sin embargo, el experimento también realizó estudios extensos de desintegraciones raras, búsquedas de partículas exóticas y mediciones de precisión de las propiedades de los mesones D y las partículas tau . ^[1] El experimento ha resultado en casi 300 publicaciones en revistas de física.

Los aspectos más destacados del experimento Belle incluyen:

• Una observación de una gran violación de CP en el sistema de mesones B neutros ^[7]
• Medición de la fracción de ramificación de desintegraciones inclusivas ^[8] ${\displaystyle B\to X_{s}\gamma }$
• Observación de la transición con ^[9] y ^[10] ${\displaystyle b\to sl^{+}l^{-}}$ ${\displaystyle B\to Kl^{+}l^{-}}$ ${\displaystyle B\to K^{*}l^{+}l^{-}}$
• Medición mediante el gráfico de Dalitz ^[1] ${\displaystyle \phi _{3}}$ ${\displaystyle B\to DK,D\to K_{S}\pi ^{+}\pi ^{-}}$
• Medición de los elementos de la matriz de mezcla de quarks CKM y ^[1] ${\displaystyle |V_{ub}|}$ ${\displaystyle |V_{cb}|}$
• Observación de violación directa de CP en ^[11] y ^[12] ${\displaystyle B^{0}\to \pi ^{+}\pi ^{-}}$ ${\displaystyle B^{0}\to K^{-}\pi ^{+}}$
• Observación de transiciones ^[13] ${\displaystyle b\to d}$
• evidencia de ^[14] ${\displaystyle B\to \tau \nu }$
• Observaciones de una serie de nuevas partículas, incluida la X(3872) ^[15]

Muestras de datos

El acelerador KEKB era la máquina de mayor luminosidad del mundo en ese momento. ^{[ cita requerida ]} Una gran fracción de los datos se recopiló en el
ϒ
(4S) La luminosidad instantánea superó2,11 × 10 ³⁴  cm ⁻² ·s ⁻¹ . La luminosidad integrada recogida en el
ϒ
(4S) la masa era de aproximadamente710  fb ⁻¹ (correspondiente a 771 millones
B

B
pares de mesones). Alrededor del 10% de los datos se registraron debajo del
ϒ
(4S) para estudiar los fondos. Además, KEKB realizó ensayos especiales en el
ϒ
(5S) resonancia para estudiar
B
_smesones así como en el
ϒ
(1S) ,
ϒ
(2S) y
ϒ
(3S) resonancias para buscar evidencia de Materia Oscura y el Bosón de Higgs . Las muestras de
ϒ
(1S) ,
ϒ
(2S) y
ϒ
(5S) recolectadas por Belle son las muestras más grandes disponibles en el mundo. ^{[ cita requerida ]}

Véase también

• Fábrica B
• 
  B
  –
  B
  oscilación

Referencias

1. Bevan, AJ; Golob, B.; Mannel, Th; Prell, S.; Yabsley, BD; Aihara, H.; Anulli, F.; Arnaud, N.; Aushev, T. (1 de noviembre de 2014). "La física de las fábricas B". The European Physical Journal C . 74 (11): 3026. arXiv : 1406.6311 . Bibcode :2014EPJC...74.3026B. doi :10.1140/epjc/s10052-014-3026-9. ISSN  1434-6044. S2CID  9063079.
2. "KEK:PRESS Release (KEKB upgrade plan has been approved)" (Comunicado de prensa de KEK: (se aprobó el plan de actualización de KEKB)). 2010. Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2014.
3. "Belle II". www.belle2.org . Consultado el 28 de abril de 2017 .
4. "SuperKEKB". www-superkekb.kek.jp . Consultado el 30 de abril de 2017 .
5. Abe, T.; Adachi, I.; Adamczyk, K.; Ahn, S.; Aihara, H.; Akai, K.; Aloi, M.; Andricek, L.; Aoki, K. (1 de noviembre de 2010). "Informe de diseño técnico de Belle II". arXiv : 1011.0352 [física.ins-det].
6. Cheng, MT; Chu, ML; Wang, CH; Chen, HS; Li, J.; Zhu, YC; Wang, TJ; Yu, ZQ; Kawai, H. (1 de enero de 1994). "Carta de intención para un estudio de la violación de CP en desintegraciones de mesones B".
7. Abe, K.; Asai, K.; Abe, R.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akatsu, M.; Alimonti, G. (14 de agosto de 2001). "Observación de una gran violación de CP en el sistema de mesones B neutros". Physical Review Letters . 87 (9): 091802. arXiv : hep-ex/0107061 . Código Bibliográfico :2001PhRvL..87i1802A. doi :10.1103/PhysRevLett.87.091802. ISSN  0031-9007. PMID  11531561. S2CID  3197654.
8. Abe, K.; Asai, K.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akatsu, M.; Alimonti, G.; Aoki, K. (5 de julio de 2001). "Una medición de la fracción de ramificación para las desintegraciones inclusivas B→Xsγ con el detector Belle". Physics Letters B . 511 (2–4): 151–158. arXiv : hep-ex/0103042 . Código Bibliográfico :2001PhLB..511..151B. doi :10.1016/S0370-2693(01)00626-8. S2CID  119360083.
9. Abe, K.; Aso, T.; Abe, R.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akatsu, M.; Asano, Y. (2002). "Observación de la desintegración B → K l + l −". Physical Review Letters . 88 (2): 021801. arXiv : hep-ex/0109026 . Código Bibliográfico :2002PhRvL..88b1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.88.021801. ISSN  0031-9007. PMID  11801003. S2CID  15298752.
10. Ishikawa, A.; Abe, K.; Abe, K.; Abe, T.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akai, K.; Akatsu, M. (24 de diciembre de 2003). "Observación de B → K * ℓ + ℓ −". Physical Review Letters . 91 (26): 261601. arXiv : hep-ex/0308044 . Código Bibliográfico :2003PhRvL..91z1601I. doi :10.1103/PhysRevLett.91.261601. ISSN  0031-9007. PMID  14754037. S2CID  26236764.
11. Abe, K.; Akemoto, M.; Abe, N.; Abe, T.; Adachi, I.; Aihara, H.; Akai, K.; Akatsu, M. (6 de julio de 2004). "Observación de una gran violación de CP y evidencia de una violación directa de CP en desintegraciones de B 0 → π + π −". Physical Review Letters . 93 (2): 021601. arXiv : hep-ex/0401029 . Código Bibliográfico :2004PhRvL..93b1601A. doi :10.1103/PhysRevLett.93.021601. ISSN  0031-9007. PMID  15323897. S2CID  23736093.
12. Chao, Y.; Chang, P.; Abe, K.; Abe, K.; Abe, N.; Adachi, I.; Aihara, H.; Akai, K.; Akatsu, M. (5 de noviembre de 2004). "Evidencia de violación directa de CP en desintegraciones B 0 → K + π −". Physical Review Letters . 93 (19): 191802. arXiv : hep-ex/0408100 . Código Bibliográfico :2004PhRvL..93s1802C. doi :10.1103/PhysRevLett.93.191802. ISSN  0031-9007. PMID  15600826. S2CID  40785991.
13. Mohapatra, D.; Nakao, M.; Nishida, S.; Abe, K.; Abe, K.; Adachi, I.; Aihara, H.; Anipko, D.; Arinstein, K. (9 de junio de 2006). "Observación de b → d γ y determinación de | V td / V ts |". Physical Review Letters . 96 (22): 221601. arXiv : hep-ex/0506079 . Código Bibliográfico :2006PhRvL..96v1601M. doi :10.1103/PhysRevLett.96.221601. ISSN  0031-9007. PMID  16803300. S2CID  7745694.
14. Ikado, K.; Abe, K.; Abe, K.; Adachi, I.; Aihara, H.; Akai, K.; Akemoto, M.; Anipko, D.; Arinstein, K. (22 de diciembre de 2006). "Evidencia de la desintegración puramente leptónica B − → τ − ν ¯ τ". Physical Review Letters . 97 (25): 251802. arXiv : hep-ex/0604018 . Código Bibliográfico :2006PhRvL..97y1802I. doi :10.1103/PhysRevLett.97.251802. ISSN  0031-9007. Número de modelo: PMID  17280341. Número de modelo: S2CID  37468451.
15. Choi, S.-K.; Olsen, SL; Abe, K.; Abe, T.; Adachi, I.; Ahn, Byoung Sup; Aihara, H.; Akai, K.; Akatsu, M. (23 de diciembre de 2003). "Observación de un estado estrecho similar al Charmonium en desintegraciones exclusivas B ± → K ± π + π − J / ψ". Physical Review Letters . 91 (26): 262001. arXiv : hep-ex/0309032 . Código Bibliográfico :2003PhRvL..91z2001C. doi :10.1103/PhysRevLett.91.262001. ISSN  0031-9007. Número de modelo  : S2CID  1017547.

Enlaces externos

• Sitio web oficial de Belle
• Sitio web de colaboración Belle II
• Sitio web público de Belle II
• Récord del experimento KEK-BF-BELLE en INSPIRE-HEP

36°09′28″N 140°04′31″E / 36.15778, -140.07528