Эксперимент Белль II

36 ° 9'28 "N 140 ° 4'30" E / 36,15778 ° N 140,07500 ° E / 36,15778; 140.07500

Эксперимент Belle II — это эксперимент по физике элементарных частиц , предназначенный для изучения свойств B-мезонов (тяжелых частиц, содержащих нижний кварк ) и других частиц. Belle II является преемником эксперимента Belle и введена в эксплуатацию в SuperKEKB. ^[1] Ускорительный комплекс КЕК в Цукубе , префектура Ибараки , Япония . Детектор Belle II был «прикатан» (перенесен в точку столкновения SuperKEKB) в апреле 2017 года. ^[2]^[3] Belle II начала собирать данные в начале 2018 года. ^[1] за период работы Belle Ожидается, что II соберет примерно в 50 раз больше данных, чем его предшественник, в основном за счет 40-кратного увеличения мгновенной яркости, обеспечиваемой SuperKEKB , по сравнению с предыдущим ускорителем KEKB . ^[1]

Программа по физике

Многие интересные анализы экспериментов Belle и BaBar были ограничены статистической неопределенностью, что и послужило основной мотивацией к созданию B-фабрики нового поколения — Belle II.

Целевой набор данных — 50 аб. ⁻¹ в Белль II ^[4] по сравнению с 988 фб ⁻¹ (с 711 фб ⁻¹ при энергии Υ(4S) ) в Белле. ^[5] Набор данных хороших прогонов Belle II до длительного отключения 1 составлял 424 фб. ⁻¹ (с 363 фб ⁻¹ при энергии Υ(4S) .) ^[6]

Этот огромный набор данных позволит изучать редкие физические процессы, которые были недоступны в предыдущие годы. ⁺ и ⁻ экспериментов и повышения точности уже измеренных физических наблюдаемых.

Физическая программа Belle II включает исследование следующих частиц или процессов: ^[7]

Большая часть набора данных Belle II будет записана в Upsilon(4S) энергии центра масс , а небольшая часть будет получена в Upsilon(5S) и в виде энергетического сканирования.

Состав детектора

Belle II — это детектор частиц высоких энергий общего назначения с практически полным охватом телесных углов. Он имеет цилиндрическую форму, закрывающую e ⁺ и ⁻ столкновения происходят на центральной оси детектора. Детектор асимметричен по направлению луча, поскольку начальная энергия электронного пучка больше, чем у позитронного. Большая часть оригинального детектора Belle была модернизирована. ^[4] чтобы справиться с более высокой мгновенной яркостью, обеспечиваемой ускорителем SuperKEKB . ^[1]

Основными компонентами являются следующие, от самых внутренних до самых внешних систем: ^[4]

Бериллиевая балочная труба на минимальном радиусе 10 мм от балки
PiXel Detector (PXD) состоит из двух цилиндрических слоев пикселей обедненного полевого транзистора (DEPFET). ^[8] обеспечить точное измерение положения траекторий заряженных частиц. Первый слой находится всего в 14 мм от балки. На данный момент установлены только две лестницы второго слоя PXD. ^[9]
Кремниевый вершинный детектор (SVD) — 8 слоев кремниевых полосковых датчиков, расположенных в цилиндрическом корпусе и с наклоненной торцевой крышкой в направлении электронов для лучшего покрытия. Детекторы SVD и PXD иногда называют детектором VerteX (VXD). Общий размер VXD был настроен так, чтобы охватить большую часть типичных $K_{S}^{0}$ расстояние поездки.
Центральная дрейфовая камера (CDC) представляет собой центральную систему слежения с проволочной камерой , которая обеспечивает измерение импульса и заряда заряженных частиц, образующихся в результате столкновений, а также идентификацию типа частиц (PID) по их энерговыделению.
Аэрогель -кольцевой черенковский детектор ^[10] (aRICH) предоставляет информацию PID о заряженной частице, движущейся вперед.
Время распространения (TOP) ^[11] счетчик, состоящий из кварцевых стержней, использующий полностью отраженные внутри черенковские фотоны и измеряющий время распространения, которое используется для ФИД.
Электромагнитный калориметр (ЭКЛ) ^[12] сильно сегментированный массив кристаллов йодида цезия CsI ( Tl ), легированных таллием, собранных в проективной геометрии для измерения энергий частиц нейтрального конечного состояния, таких как фотоны, $K_{L}^{0}$ и нейтроны, а также ФИД.
Сверхпроводящий соленоид, создающий магнитное поле силой 1,5 Тесла, которое искривляет траектории заряженных частиц в конечном состоянии для измерения их заряда и импульса.
$K_{L}^{0}$ и мюонный детектор (КЛМ) ^[13] используется для идентификации $K_{L}^{0}$ энерговыделений, а также для мюонного ФИД.

Строительные работы на Центральной дрейфовой камере (ЦДК) эксперимента Belle II.

Хронология

Сбор данных эксперимента Belle II разделен на три этапа: ^[14]

Этап I — завершен в феврале – июне 2016 г.: ввод в эксплуатацию SuperKEKB для определения характеристик среды луча;
Фаза II — началась в начале 2018 года и работает без номинальной внутренней кремниевой системы слежения VXD для измерения фонового излучения, индуцированного лучом, в самой внутренней системе слежения. На этом этапе субдетектор VXD был заменен на Beam Exorcism для системы Stable ExperimentT II или BEAST II, которая использовалась для тестирования различных технологий слежения и общей интегрированной светимости 500 пб. $^{-1}$ было собрано; ^[15]
Фаза III — начало 2019 г.: сбор данных комплектным детектором Belle II;

22 ноября 2018 года детектор Belle II был завершен установкой детектора VerteX (VXD). ^[16] 25 марта 2019 года были обнаружены первые столкновения реальной физической программы. ^[17]

15 июня 2020 года SuperKEKB достиг мгновенной светимости 2,22 × 10. ³⁴ см ⁻²с ⁻¹ - превзойдя БАК рекорд 2,14 × 10 ³⁴ см ⁻²с ⁻¹ набор протон-протонных столкновений в 2018 году. Несколько дней спустя SuperKEKB увеличил рекорд светимости до 2,4 × 10 ³⁴ см ⁻²с ⁻¹. ^[18] В июне 2022 года рекорд светимости был увеличен почти вдвое до 4,7 × 10. ³⁴ см ⁻²с ⁻¹. ^[19]

Научный персонал

Эксперимент Belle II проводится под руководством Belle II Collaboration. ^[20] которое представляет собой международное всемирное научное сообщество.

Коллаборация Belle II спроектировала, произвела, собрала и в настоящее время проводит эксперимент Belle II. Коллаборация обрабатывает данные о столкновениях, записанные в ходе эксперимента, выполняет анализ данных и предоставляет результаты в виде статей в научных журналах, выступлений на конференциях и т. д.

По состоянию на 5 октября 2023 года в него входили 1174 члена из 124 институтов и 27 стран мира. ^[21]

Программное обеспечение для экспериментов

В октябре 2021 года группа разработчиков программного обеспечения в рамках сотрудничества Belle II опубликовала платформу программного обеспечения для анализа Belle II или basf2. ^[22] как программное обеспечение с открытым исходным кодом на GitHub . ^[23]

Это основной пакет, используемый для моделирования, реконструкции и анализа зарегистрированных событий столкновений в эксперименте Belle II, и существует несколько других отдельных спутниковых пакетов, используемых для сбора данных , расчета систематических неопределенностей и т. д.

Серверная часть библиотек реконструкции и анализа написана на C++ . ^[24] в то время как управление анализом и фасад реализованы на Python ^[24] язык.

Для координации разработки программного обеспечения Belle II Collaboration использует инструменты промышленной совместной работы, такие как Atlassian Jira , Confluence и git на базе BitBucket сервис .

См. также

Галерея изображений

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «СуперКЭКБ» . www-superkekb.kek.jp . Проверено 28 апреля 2017 г.
^ «Эксперимент Belle II в Твиттере» . Твиттер . Проверено 7 мая 2017 г.
^ «Въезжает Belle II — Курьер ЦЕРН» . cerncourier.com . 19 мая 2017 года . Проверено 22 мая 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Абэ, Т.; и др. (октябрь 2010 г.). «Отчет о техническом проекте Belle II». arXiv : 1011.0352 [ physical.ins-det ].
^ Беван, Эй Джей; Голоб, Б.; Маннель, Т; Прелл, С.; Ябсли, Б.Д.; Айхара, Х.; Анулли, Ф.; Арно, Н.; Аушев, Т. (01 ноября 2014 г.). «Физика фабрик Б». Европейский физический журнал C . 74 (11): 3026. arXiv : 1406.6311 . Бибкод : 2014EPJC...74.3026B . doi : 10.1140/epjc/s10052-014-3026-9 . ISSN 1434-6044 . S2CID 9063079 .
^ «Belle II Luminosity – Belle II – Слияние DESY» . confluence.desy.de . Проверено 3 августа 2022 г.
^ Абэ, Т.; Адачи, И.; Адамчик, К.; Ан, С.; Айхара, Х.; Акаи, К.; Алои, М.; Андричек, Л.; Аоки, К.; Арай, Ю.; Арефьев, А. (01 ноября 2010 г.). «Отчет о техническом проекте Belle II». arXiv : 1011.0352 [ physical.ins-det ].
^ Касароза, Джулия (2015). «Внутренние устройства слежения в эксперименте Belle II» . Материалы конференции Европейского физического общества по физике высоких энергий 2015 г. (EPS-HEP 2015): Вена, Австрия, 22-29 июля 2015 г. п. 255.
^ «Встреча Belle II в Германии» . indico.belle2.org (Индико) . 14 сентября 2020 г. Проверено 11 января 2022 г.
^ Нисида, С.; и др. (2014). «Аэрогель RICH для переднего PID Belle II». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 766 : 28–31. Бибкод : 2014NIMPA.766...28N . дои : 10.1016/j.nima.2014.06.061 .
^ Инами, Кендзи (2014). «ТОП-счетчик для идентификации частиц в эксперименте Belle II». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 766 : 5–8. Бибкод : 2014NIMPA.766....5I . дои : 10.1016/j.nima.2014.07.006 .
^ «Электромагнитный калориметр | Эксперимент Belle II» . belle2.jp . Проверено 7 мая 2017 г.
^ Аушев Т.; и др. (2015). и мюонный детектор на основе сцинтиллятора _{«Концевая крышка K L} для эксперимента Belle II». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 789 : 134–142. arXiv : 1406.3267 . Бибкод : 2015NIMPA.789..134A . дои : 10.1016/j.nima.2015.03.060 . S2CID 118613296 .
^ Н.Браун - Исследования адронной спектроскопии в Belle II
^ «Belle II: Успешная установка детектора BEAST» . www.mpp.mpg.de (на немецком языке). 20 ноября 2017 года . Проверено 11 января 2022 г.
^ @belle2collab (22 ноября 2018 г.). «Детектор VerteX (VXD) успешно установлен в #Belle2. Детектор Belle II готов!» ( Твит ) – через Твиттер .
^ Начало 3-й фазы конкурса Belle II по физике
^ «КЕК восстанавливает рекорд светимости» . ЦЕРН Курьер . 30 июня 2020 г. Проверено 11 января 2022 г.
^ «Белль II» . www.belle2.org . Проверено 3 августа 2022 г.
^ "Контакт" . www.belle2.org . Проверено 3 января 2022 г.
^ «Общие общие слайды — Belle II — DESY Confluence» . confluence.desy.de . Проверено 3 января 2022 г.
^ Кур, Т.; Пульвермахер, К.; Риттер, М.; Хаут, Т.; Браун, Н. (декабрь 2019 г.). «Основное программное обеспечение Belle II». Вычисления и программное обеспечение для большой науки . 3 (1): 1. arXiv : 1809.04299 . дои : 10.1007/s41781-018-0017-9 . ISSN 2510-2036 . S2CID 119342160 .
^ Сотрудничество Belle II (19 октября 2021 г.), Платформа программного обеспечения для анализа Belle II (basf2) , doi : 10.5281/zenodo.5574115 , получено 7 января 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Коллаборация Belle II (2021). «Поиск · · belle2/basf2» . Гитхаб . дои : 10.5281/zenodo.5574115 . Проверено 7 января 2022 г.

Внешние ссылки

Belle II Публичная веб-страница
Belle II Веб-страница сотрудничества
Веб-страница немецкой красавицы II
В поисках новой физики – эксперимент Belle II
Внутри большой физики Японии — Belle II
Рекорд эксперимента SuperKEKB-Belle II на INSPIRE-HEP
Рекорд проекта SuperKEKB на INSPIRE-HEP

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «СуперКЭКБ» . www-superkekb.kek.jp . Проверено 28 апреля 2017 г.

[2] «Эксперимент Belle II в Твиттере» . Твиттер . Проверено 7 мая 2017 г.

[3] «Въезжает Belle II — Курьер ЦЕРН» . cerncourier.com . 19 мая 2017 года . Проверено 22 мая 2017 г.

[:1-4] Jump up to: ^а ^б ^с Абэ, Т.; и др. (октябрь 2010 г.). «Отчет о техническом проекте Belle II». arXiv : 1011.0352 [ physical.ins-det ].

[5] Беван, Эй Джей; Голоб, Б.; Маннель, Т; Прелл, С.; Ябсли, Б.Д.; Айхара, Х.; Анулли, Ф.; Арно, Н.; Аушев, Т. (01 ноября 2014 г.). «Физика фабрик Б». Европейский физический журнал C . 74 (11): 3026. arXiv : 1406.6311 . Бибкод : 2014EPJC...74.3026B . doi : 10.1140/epjc/s10052-014-3026-9 . ISSN 1434-6044 . S2CID 9063079 .

[6] «Belle II Luminosity – Belle II – Слияние DESY» . confluence.desy.de . Проверено 3 августа 2022 г.

[7] Абэ, Т.; Адачи, И.; Адамчик, К.; Ан, С.; Айхара, Х.; Акаи, К.; Алои, М.; Андричек, Л.; Аоки, К.; Арай, Ю.; Арефьев, А. (01 ноября 2010 г.). «Отчет о техническом проекте Belle II». arXiv : 1011.0352 [ physical.ins-det ].

[8] Касароза, Джулия (2015). «Внутренние устройства слежения в эксперименте Belle II» . Материалы конференции Европейского физического общества по физике высоких энергий 2015 г. (EPS-HEP 2015): Вена, Австрия, 22-29 июля 2015 г. п. 255.

[9] «Встреча Belle II в Германии» . indico.belle2.org (Индико) . 14 сентября 2020 г. Проверено 11 января 2022 г.

[10] Нисида, С.; и др. (2014). «Аэрогель RICH для переднего PID Belle II». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 766 : 28–31. Бибкод : 2014NIMPA.766...28N . дои : 10.1016/j.nima.2014.06.061 .

[11] Инами, Кендзи (2014). «ТОП-счетчик для идентификации частиц в эксперименте Belle II». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 766 : 5–8. Бибкод : 2014NIMPA.766....5I . дои : 10.1016/j.nima.2014.07.006 .

[12] «Электромагнитный калориметр | Эксперимент Belle II» . belle2.jp . Проверено 7 мая 2017 г.

[13] Аушев Т.; и др. (2015). и мюонный детектор на основе сцинтиллятора _{«Концевая крышка K L} для эксперимента Belle II». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 789 : 134–142. arXiv : 1406.3267 . Бибкод : 2015NIMPA.789..134A . дои : 10.1016/j.nima.2015.03.060 . S2CID 118613296 .

[14] Н.Браун - Исследования адронной спектроскопии в Belle II

[15] «Belle II: Успешная установка детектора BEAST» . www.mpp.mpg.de (на немецком языке). 20 ноября 2017 года . Проверено 11 января 2022 г.

[16] @belle2collab (22 ноября 2018 г.). «Детектор VerteX (VXD) успешно установлен в #Belle2. Детектор Belle II готов!» ( Твит ) – через Твиттер .

[17] Начало 3-й фазы конкурса Belle II по физике

[18] «КЕК восстанавливает рекорд светимости» . ЦЕРН Курьер . 30 июня 2020 г. Проверено 11 января 2022 г.

[19] «Белль II» . www.belle2.org . Проверено 3 августа 2022 г.

[20] "Контакт" . www.belle2.org . Проверено 3 января 2022 г.

[21] «Общие общие слайды — Belle II — DESY Confluence» . confluence.desy.de . Проверено 3 января 2022 г.

[22] Кур, Т.; Пульвермахер, К.; Риттер, М.; Хаут, Т.; Браун, Н. (декабрь 2019 г.). «Основное программное обеспечение Belle II». Вычисления и программное обеспечение для большой науки . 3 (1): 1. arXiv : 1809.04299 . дои : 10.1007/s41781-018-0017-9 . ISSN 2510-2036 . S2CID 119342160 .

[23] Сотрудничество Belle II (19 октября 2021 г.), Платформа программного обеспечения для анализа Belle II (basf2) , doi : 10.5281/zenodo.5574115 , получено 7 января 2022 г.

[Search_·_·_belle2/basf2-24] Jump up to: ^а ^б Коллаборация Belle II (2021). «Поиск · · belle2/basf2» . Гитхаб . дои : 10.5281/zenodo.5574115 . Проверено 7 января 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]