BaBar deneyi - BaBar experiment

BaBar deneyi, ya da sadece BaBar, 500'den fazla fizikçi ve mühendisin, bir protonun geri kalan kütlesinin yaklaşık on katı enerjide atom altı dünyayı inceleyen uluslararası bir işbirliğidir (~ 10GeV ). Tasarımının araştırılmasıyla motive edildi ücret paritesi ihlali. BaBar, SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı tarafından işletilen Stanford Üniversitesi için Enerji Bölümü içinde Kaliforniya.

Fizik

BaBar, eşitsizlik arasında Önemli olmak ve antimadde ölçülerek evrenin içeriği Ücret Eşitliği ihlali. CP simetrisi kombinasyonudur Charge-çekim simetri (C simetrisi) ve Pderece simetri (P simetrisi), her biri ayrı ayrı korunur. zayıf etkileşimler. BaBar, CP ihlali çalışmasına odaklanır. B meson sistemi. Deneyin adı, B mezonunun isimlendirmesinden türetilmiştir (sembol
B
) ve Onun antiparçacık (sembol
B
, telaffuz edildi B çubuğu). Deney maskot buna göre seçildi Fil Babar.

CP simetrisi tutarsa, çürüme oranı B mezonlarının sayısı ve bunların antiparçacıklar eşit olmalıdır. BaBar dedektöründe üretilen ikincil parçacıkların analizi, durumun böyle olmadığını gösterdi - 2002 yazında, 87 milyonluk analize dayalı kesin sonuçlar yayınlandı.
B
/
B
 mezon çifti olayları, bozunma oranlarının eşit olmadığını açıkça göstermektedir. Tutarlı sonuçlar, Belle deneyi -de KEK laboratuvarı Japonyada.

CP ihlali, önceden Standart Model nın-nin parçacık fiziği ve nötr kaon sistemi (
K
 /
K
 mezon çiftleri). BaBar deneyi, bu etkinin deneysel olarak ölçüldüğü doğruluğu artırdı. Şu anda sonuçlar ile tutarlı Standart Model ancak daha fazla çeşitlilikteki bozulma modlarının daha fazla araştırılması, gelecekte tutarsızlıkları ortaya çıkarabilir.

BaBar dedektörü çok katmanlı bir parçacık detektörü. Onun büyük katı açı kapsama (yakın hermetik ), 10 sırasına göre hassasiyetle köşe konumuμm (silikon köşe dedektörü tarafından sağlanır), iyi pion –Kaon ayırma çokluGeV momenta (bir roman tarafından sağlanır Çerenkov detektör) ve yüzde birkaç hassas elektromanyetik kalorimetri (CsI (Tl) parıldayan kristaller), B mezon sistemindeki CP ihlali dışında diğer bilimsel araştırmaların bir listesine izin verir.[1] Nadir bozunma çalışmaları ve egzotik parçacıklar için araştırmalar ve içeren mezonlarla ilişkili fenomenlerin hassas ölçümleri alt ve çekicilik kuarklar ile ilişkili fenomenlerin yanı sıra tau leptonları mümkün.

BaBar dedektörü 7 Nisan 2008'de çalışmayı durdurdu, ancak veri analizi devam ediyor.

Dedektör açıklaması

Görüntünün altında, 30 derecelik bir açı ile ayrılmış iki düz çizgi tek bir noktadan (olay başlangıcı) çıkar. İki çizgi, birbirinin üzerine yerleştirilmiş ve bir miktar mesafe ile ayrılmış iki kare kareyi (detektör ızgaraları) geçer. Çizgilerin kesiştiği ızgara kareleri, onları geçen parçacıkların tespitine karşılık gelen farklı renkte vurgulanır.
Silikon tepe dedektörlerinin prensibi: parçacıkların orijini, onları oluşturan olayın meydana geldiği yer, sensörlerde kalan yüklü bölgelerden (kırmızı) geriye doğru ekstrapole edilerek bulunabilir.

BaBar dedektörü, merkezdeki etkileşim bölgesi ile silindiriktir. Etkileşim bölgesinde 9GeV elektronlar 3.1 GeV antielektronlarla çarpışır (bazen pozitronlar ) üretmek için kütle merkezi 10.58 GeV çarpışma enerjisi,
ϒ
(4S) rezonans.
ϒ
(4S) hemen bir çift B mezonuna dönüşür - çoğu zaman
B+

B−
 ve zamanın yarısı
B0

B0
. Parçacıkları saptamak için etkileşim bölgesi etrafında silindirik olarak düzenlenmiş bir dizi alt sistem vardır. Bu alt sistemler, içeriden dışarıya sırayla aşağıdaki gibidir:

5 kat çift taraflı silikon şeritten yapılan SVT, BaBar içindeki etkileşim bölgesinin çok yakınında yüklü parçacık izlerini kaydeder.
Silikondan daha ucuz olan bu gaz odasındaki 40 kat tel, yüklü parçacığı çok daha büyük bir yarıçapa kadar tespit ederek momentlerinin bir ölçümünü sağlar. Ayrıca DCH, parçacıkların maddeden geçerken enerji kaybını da ölçer. Görmek Bethe-Bloch formülü.
DIRC, 144 kaynaşmış silika yayılan ve odaklanan çubuklar Çerenkov radyasyonu arasında ayrım yapmak kaon ve pionlar.
6580'den yapılmıştır CsI EMC, elektronları ve antielektronları tanımlar, bu da fotonların (ve dolayısıyla nötr piyonların (ve dolayısıyla nötr piyonların) parçacık izlerinin yeniden yapılandırılmasına izin verir.
π0
)) ve "uzun Kaonlar" ın (
K
L), bunlar da elektriksel olarak nötrdür.
Mıknatıs 1,5 üretir T Dedektörün içindeki yüklü parçacıkların izlerini bükerek momentumlarının düşülmesini sağlayan alan.
  • Aletli Akı Dönüşü (IFR)
IFR, 1.5'in akışını döndürmek için tasarlanmıştır.T mıknatıs, bu yüzden çoğunlukla demirdir, ancak tespit etmek için aletler de vardır müonlar ve uzun kaonlar. IFR, 6 sekstant ve iki uç başlığa bölünmüştür. Sekstantların her biri, 19 katmanı tutan boş alanlara sahiptir. Dirençli Plaka Odaları (RPC), 2004 ve 2006'da değiştirildi Sınırlı Streamer Tüpleri (LST) pirinç ile serpiştirilmiş. Pirinç, etkileşim uzunluğu için kütle eklemek için oradadır, çünkü LST modülleri RPC'lerden çok daha az kütlelidir. LST sistemi, bir yolun üç silindirik koordinatını da ölçmek için tasarlanmıştır: hangi tüpün vurulduğu, φ koordinat, isabetin hangi katmanda olduğunu verir ρ koordinat ve son olarak z-LST'lerin üstündeki uçaklar, z koordinat.

Önemli olaylar

9 Ekim 2005'te BaBar bir rekor kaydetti parlaklık hemen bitti 1 × 1034 santimetre−2s−1 PEP-II tarafından teslim edilir pozitron-elektron çarpıştırıcısı.[2] Bu, PEP-II'nin sunmak üzere tasarlandığı parlaklığın% 330'unu temsil eder ve dünya çapında depolanan akım rekoru ile birlikte üretilmiştir. elektron saklama halkası 1,73'teBir, rekor 2,94 A ile eşleştirildi pozitronlar. "BaBar deneyi için, daha yüksek parlaklık saniyede daha fazla çarpışma üretmek anlamına geliyor, bu da daha doğru sonuçlar ve aksi takdirde göremeyecekleri fizik efektlerini bulma yeteneği anlamına geliyor."[3]

2008 yılında BaBar fizikçileri, diponium kuark ailesindeki en düşük enerji parçacığını tespit etti. ηb. Sözcü Hassan Jawahery dedi: "Bu sonuçlar, 30 yılı aşkın süredir çok rağbet görüyor ve güçlü etkileşimler hakkındaki anlayışımızda önemli bir etkiye sahip olacak."[4]

Mayıs 2012'de BaBar,[5][6] yakın zamanda analiz edilen verilerinin tahminlerden sapmalara işaret edebileceğini Standart Model parçacık fiziği. Deneyler iki parçacık bozunması görüyor, ve , Standart Modelin tahmin ettiğinden daha sık olur. Bu tür bozunmada, bir B mezon bir D veya D * mezon, bir tau-lepton ve bir antinötrinoya bozunur.[7]Fazlalığın önemi (3,4 sigma) Standart Modelden bir kopuş olduğunu iddia etmek için yeterli olmasa da, sonuçlar yanlış bir şeyin potansiyel işaretidir ve mevcut teorileri etkileme olasılığı yüksektir. 2015 yılı sonuçları LHCb ve Belle deneyi Bu bozulma süreçlerinde Standart Modelin ötesinde olası fizik kanıtlarını (3.9 sigma'ya) güçlendirin, ancak yine de altın standart 5 sigma anlamlılık düzeyinde değil.[8]

Bilgi kaydı

KoşmakPeriyotEntegre parlaklık[9]
(fb−1)
122 Ekim 1999-28 Ekim 200022.93
22 Şubat 2001 - 30 Haziran 200268.19
38 Aralık 2002 - 27 Haziran 200334.72
417 Eylül 2003 - 31 Temmuz 2004109.60
516 Nisan 2005 - 17 Ağustos 2006146.61
625 Ocak 2007 - 4 Eylül 200786.06
713 Aralık 2007 - 7 Nisan 200845.60
Toplam22 Ekim 1999 - 7 Nisan 2008513.70

Ayrıca bakınız

Notlar

  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). "BABAR detektörü". Fizik Araştırmalarında Nükleer Aletler ve Yöntemler Bölüm A: Hızlandırıcılar, Spektrometreler, Detektörler ve İlgili Ekipmanlar. 479 (1): 1–116. arXiv:hep-ex / 0105044. Bibcode:2002NIMPA.479 .... 1A. doi:10.1016 / S0168-9002 (01) 02012-5. S2CID  117579419.
  2. ^ Günlük PEP-II ile teslim edilen ve BaBar tarafından kaydedilen parlaklık değerleri (çubuk grafik).[ölü bağlantı ] 11 Ekim 2005'te erişildi.
  3. ^ SLAC B-Factory'den Dinamik Performans. 11 Ekim 2005'te erişildi. Arşivlendi 16 Ekim 2005, Wayback Makinesi
  4. ^ Fizikçiler Yeni Parçacığı Keşfediyor: En alttaki 'Bottomonium' 2008-07-10, Erişim 2009-08-02
  5. ^ Standart Model ile Gerilim İçinde BABAR Verileri (SLAC basın bülteni).
  6. ^ BaBar İşbirliği, Fazla B -> D (*) Tau Nu bozulmalarına dair kanıt, arXiv: 1205.5442.
  7. ^ BaBar verileri, Standart Modeldeki (EScienceNews.com) çatlaklara işaret ediyor.
  8. ^ 2 Hızlandırıcılar Bilinen Fizik Yasalarını Kırabilecek Parçacıkları Bulur. Eylül 2015
  9. ^ BaBar İşbirliği (2013). "PEP-II e + e-çarpıştırıcıda BABAR dedektörü tarafından kaydedilen zamana entegre parlaklık". NIM Bölüm A. 726: 203–213. doi:10.1016 / j.nima.2013.04.029. S2CID  33933422.

Dış bağlantılar