تجربة بيل

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 14 صور
الموسوعة الحرة
جهاز كشف بيل في قاعة تسوكوبا، KEK

كانت تجربة بيل تجربة في فيزياء الجسيمات أجراها فريق تعاون بيل ، وهو تعاون دولي يضم أكثر من 400 فيزيائي ومهندس، في منظمة أبحاث مسرعات الطاقة العالية ( KEK ) في تسوكوبا ، محافظة إيباراكي ، اليابان . استمرت التجربة من عام 1999 إلى عام 2010. [ 1 ]

كان كاشف بيل موجودًا عند نقطة تصادم مصادم الإلكترون - بوزيترون غير المتماثل الطاقة ، KEKB . عُرفت تجربة بيل في KEKB، إلى جانب تجربة BaBar في مسرع PEP-II في SLAC ، باسم مصانع B، حيث كانت تصطدم الإلكترونات بالبوزيترونات عند طاقة مركز الزخم التي تساوي كتلة رنين ϒ ( 4S) الذي يتحلل إلى أزواج من ميزونات B.

كان كاشف Belle عبارة عن كاشف جسيمات متعدد الطبقات محكم الإغلاق مع تغطية زاوية صلبة كبيرة، وتحديد موقع الرأس بدقة تصل إلى عشرات الميكرومترات (مقدمة بواسطة كاشف رأس من السيليكون)، وتمييز جيد بين البيونات والكاونات في نطاق الزخم من 100 ميجا إلكترون فولت/ثانية إلى بضعة جيجا إلكترون فولت/ثانية (مقدمة بواسطة كاشف Cherenkov )، ومقياس حراري كهرومغناطيسي بدقة بضعة بالمائة (مصنوع من بلورات CsI ( Tl ) المتلألئة ).

تجربة Belle II هي نسخة مطورة من تجربة Belle، وقد تمت الموافقة عليها في يونيو 2010 وبدأت عملياتها في عام 2018. [ 2 ] [ 3 ] تقع Belle II في SuperKEKB (مسرع KEKB مطور ) والذي يوفر زيادة قدرها 40 ضعفًا في اللمعان اللحظي مقارنةً بسابقتها. [ 4 ]

نتائج

غرفة تتبع الانجراف المركزية المتقاعدة من سفينة بيل، معروضة الآن في المتحف الوطني للطبيعة والعلوم .

كان الدافع وراء هذه التجربة هو البحث عن انتهاك تناظر الشحنة الزوجية (CP) . [ 5 ] ومع ذلك، أجرت التجربة أيضًا دراسات مستفيضة حول الاضمحلالات النادرة، وعمليات بحث عن جسيمات غريبة، وقياسات دقيقة لخصائص ميزونات D وجسيمات تاو . [ 1 ] وقد أسفرت التجربة عن ما يقرب من 300 منشور في مجلات الفيزياء.

تشمل أبرز نتائج تجربة بيل ما يلي:

  • ملاحظة انتهاك كبير لتناظر الشحنة الزوجية في نظام ميزون B المحايد [ 6 ]
  • قياس نسبة التفرع للشموليةب→Xsγ{\displaystyle B\to X_{s}\gamma }يتحلل [ 7 ]
  • ملاحظةب→sل+ل-{\displaystyle b\to sl^{+}l^{-}}الانتقال معب→كل+ل-{\displaystyle B\to Kl^{+}l^{-}}[ 8 ] وب→ك*ل+ل-{\displaystyle B\to K^{*}l^{+}l^{-}}[ 9 ]
  • قياسϕ3{\displaystyle \phi _{3}}باستخدامب→دك،د→كSπ+π-{\displaystyle B\to DK,D\to K_{S}\pi ^{+}\pi ^{-}}مخطط داليتز [ 1 ]
  • قياس عناصر مصفوفة خلط الكواركات CKM|Vuب|{\displaystyle |V_{ub}|}و|Vجب|{\displaystyle |V_{cb}|}[ 1 ]
  • ملاحظة انتهاك CP المباشر فيب0→π+π-{\displaystyle B^{0}\to \pi ^{+}\pi ^{-}}[ 10 ] وب0→ك-π+{\displaystyle B^{0}\to K^{-}\pi ^{+}}[ 11 ]
  • ملاحظةب→د{\displaystyle b\to d}التحولات [ 12 ]
  • دليل علىب→τν{\displaystyle B\to \tau \nu }[ 13 ]
  • ملاحظات حول عدد من الجسيمات الجديدة بما في ذلك X(3872) [ 14 ]

عينات البيانات

كان مسرع KEKB آنذاك أعلى جهاز قياس لمعان في العالم . وقد جُمع جزء كبير من البيانات عند ϒ (4S). تجاوز اللمعان اللحظي2.11 × 10³⁴ سم⁻² ث⁻¹ .  كان اللمعان المتكامل الذي تم جمعه عند كتلة ϒ (4S) حوالي710 fb −1  (ما يعادل 771 مليون زوج من ميزونات B B ). تم تسجيل حوالي 10% من البيانات أسفل رنين ϒ (4S) لدراسة الخلفيات. بالإضافة إلى ذلك، أجرى مرصد KEKB عمليات تشغيل خاصة عند رنين ϒ (5S) لدراسة Bتم استخدام ميزونات s، بالإضافة إلىϒ(1S)وϒ(2S)وϒ(3S)،للبحث عن أدلة على وجودالمادة المظلمةوبوزونهيغز. وتُعد عيناتϒ(1S)وϒ(2S)وϒ(5S)التي جمعتها مركبة Belle أكبر العينات المتاحة في العالم.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 بيفان، أ. ج.؛ غولوب، ب.؛ مانيل، ث.؛ بريل، س.؛ يابسلي، ب. د.؛ أيهارا، هـ.؛ أنولي، ف.؛ أرنو، ن.؛ أوشيف، ت. (2014-11-01). "فيزياء مصانع B" . المجلة الأوروبية للفيزياء ج . 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: بيان صحفي (تمت الموافقة على خطة ترقية KEKB)" . 2010. مؤرشف من الأصل في 2014-12-26.
  3. ↑ "بيل 2" . www.belle2.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-04-2017 .
  4. ^ آبي، ت. أداتشي، أنا؛ أدامكزيك، ك. آهن، S.؛ ايهارا، ه.؛ أكاي، ك.؛ ألوي، م.؛ أندريسك، L.؛ أوكي، ك. (2010-11-01). “تقرير التصميم الفني لـ Belle II”. أرخايف : 1011.0352 [ physics.ins-det ].
  5. ↑ تشنغ، إم تي؛ تشو، إم إل؛ وانغ، سي إتش؛ تشن، إتش إس؛ لي، جيه؛ تشو، واي سي؛ وانغ، تي جيه؛ يو، زد كيو؛ كاواي، إتش. (1994-01-01). "رسالة نوايا لدراسة انتهاك تناظر الشحنة الزوجية في اضمحلالات ميزون بي" .
  6. ↑ آبي، ك.؛ أساي، ك.؛ آبي، ر.؛ أداتشي، إ.؛ آهن، بيونغ سوب؛ أيهارا، هـ.؛ أكاتسو، م.؛ أليمونتي، ج. (14 أغسطس/آب 2001). "ملاحظة انتهاك كبير لتناظر الشحنة الزوجية في نظام ميزون B المتعادل". رسائل المراجعة الفيزيائية . 87 (9) 091802. arXiv : hep-ex/0107061 . Bibcode : 2001PhRvL..87i1802A . doi : 10.1103/PhysRevLett.87.091802 . ISSN 0031-9007 . PMID 11531561. S2CID 3197654 .   
  7. ↑ آبي، ك.؛ أساي، ك.؛ أداتشي، إ.؛ آهن، بيونغ سوب؛ أيهارا، هـ.؛ أكاتسو، م.؛ أليمونتي، ج.؛ آوكي، ك. (5 يوليو 2001). "قياس نسبة التفرع لاضمحلالات B→Xsγ الشاملة باستخدام كاشف بيل". رسائل الفيزياء ب . 511 ( 2-4 ): 151-158 . arXiv : hep-ex/0103042 . Bibcode : 2001PhLB..511..151B . doi : 10.1016/S0370-2693(01)00626-8 . S2CID 119360083 . 
  8. ↑ آبي، ك.؛ آسو، ت.؛ آبي، ر.؛ أداتشي، إ.؛ آهن، بيونغ سوب؛ أيهارا، هـ.؛ أكاتسو، م.؛ أسانو، ي. (2002). "ملاحظة اضمحلال B → K l + l −". رسائل المراجعة الفيزيائية . 88 (2) 021801. arXiv : hep-ex/0109026 . Bibcode : 2002PhRvL..88b1801A . doi : 10.1103/PhysRevLett.88.021801 . ISSN 0031-9007 . PMID 11801003. S2CID 15298752 .   
  9. ↑ إيشيكاوا، أ.؛ آبي، ك.؛ آبي، ك.؛ آبي، ت.؛ أداتشي، إ.؛ آهن، بيونغ سوب؛ أيهارا، هـ.؛ أكاي، ك.؛ أكاتسو، م. (24-12-2003). "ملاحظة B → K * ℓ + ℓ −". رسائل المراجعة الفيزيائية . 91 (26) 261601. arXiv : hep-ex/0308044 . Bibcode : 2003PhRvL..91z1601I . doi : 10.1103/PhysRevLett.91.261601 . ISSN 0031-9007 . PMID 14754037. S2CID 26236764 .   
  10. ↑ آبي، ك.؛ أكيموتو، م.؛ آبي، ن.؛ آبي، ت.؛ أداتشي، إ.؛ أيهارا، هـ.؛ أكاي، ك.؛ أكاتسو، م. (2004-07-06). "ملاحظة انتهاك كبير لتناظر الشحنة الزوجية (CP) ودليل على انتهاك مباشر لتناظر الشحنة الزوجية في اضمحلالات B⁰ → π⁺π⁻". رسائل المراجعة الفيزيائية . 93 (2) 021601. arXiv : hep-ex/0401029 . Bibcode : 2004PhRvL..93b1601A . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.021601 . ISSN 0031-9007 . PMID 15323897. S2CID 23736093 .   
  11. ↑ تشاو، ي.؛ تشانغ، ب.؛ آبي، ك.؛ آبي، ك.؛ آبي، ن.؛ أداتشي، إ.؛ أيهارا، هـ.؛ أكاي، ك.؛ أكاتسو، م. (5 نوفمبر 2004). "دليل على انتهاك تناظر الشحنة الزوجية المباشر في اضمحلالات B⁰ → K⁺π⁻". رسائل المراجعة الفيزيائية . 93 (19) 191802. arXiv : hep-ex/0408100 . Bibcode : 2004PhRvL..93s1802C . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.191802 . ISSN 0031-9007 . PMID 15600826. S2CID 40785991 .   
  12. ↑ موهاباترا، د.؛ ناكاو، م.؛ نيشيدا، س.؛ آبي، ك.؛ آبي، ك.؛ أداتشي، إ.؛ أيهارا، هـ.؛ أنيبكو، د.؛ أرينشتاين، ك. (9 يونيو 2006). "ملاحظة b → d γ وتحديد | V td / V ts |". رسائل المراجعة الفيزيائية . 96 (22) 221601. arXiv : hep-ex/0506079 . Bibcode : 2006PhRvL..96v1601M . doi : 10.1103/PhysRevLett.96.221601 . ISSN 0031-9007 . PMID 16803300. S2CID 7745694 .   
  13. ↑ إيكادو، ك.؛ آبي، ك.؛ آبي، ك.؛ أداتشي، إ.؛ أيهارا، هـ.؛ أكاي، ك.؛ أكيموتو، م.؛ أنيبكو، د.؛ أرينشتاين، ك. (22-12-2006). "دليل على الاضمحلال الليبتوني البحت B − → τ − ν ¯ τ". رسائل المراجعة الفيزيائية . 97 (25) 251802. arXiv : hep-ex/0604018 . Bibcode : 2006PhRvL..97y1802I . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.251802 . ISSN 0031-9007 . PMID 17280341 . S2CID 37468451 .   
  14. ↑ تشوي، س.-ك.؛ أولسن، س.ل.؛ آبي، ك.؛ آبي، ت.؛ أداتشي، إ.؛ آهن، بيونغ سوب؛ أيهارا، هـ.؛ أكاي، ك.؛ أكاتسو، م. (23-12-2003). "ملاحظة حالة ضيقة شبيهة بجوهر شارمونيوم في اضمحلالات B ± → K ± π + π − J / ψ الحصرية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 91 (26) 262001. arXiv : hep-ex/0309032 . Bibcode : 2003PhRvL..91z2001C . doi : 10.1103/PhysRevLett.91.262001 . ISSN 0031-9007 . PMID 14754041 . S2CID 1017547 .   

36°09′28″ شمالاً 140°04′31″ شرقاً / 36.15778° شمالاً 140.07528° شرقاً / 36.15778; 140.07528