Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 316

Японский коллайдер SuperKEKB поставил рекорд светимости

Японский коллайдер SuperKEKB поставил рекорд светимости
В лаборатории KEK (Цукуба, Япония) на электрон-позитронном коллайдере SuperKEKB был поставлен рекорд светимости – установка достигла параметров 2,40x1034см-2с-1.

В лаборатории KEK (Цукуба, Япония) на электрон-позитронном коллайдере SuperKEKB, в экспериментах на котором принимают активное участие Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), был поставлен рекорд светимости – установка достигла параметров 2,40x1034см-2с-1. Светимость, характеризующая эффективность столкновения пучков, – это количество взаимодействий частиц, происходящих в единицу времени. На данный момент полученное значение светимости – самое высокое в мире. Результаты опубликованы на официальном сайте организации. 

SuperKEKB – электрон-позитронный коллайдер Лаборатории физики высоких энергий (KEK) в Цукубе (Япония). На установке реализуется международный эксперимент Belle II, являющийся продолжением Belle, где впервые, параллельно с экспериментом BaBar в лаборатории SLAC (США), было экспериментально обнаружено нарушение закона сохранения комбинированной четности в распадах B-мезонов.

«В эксперименте Belle II проводится прецизионная проверка современной теории элементарных частиц – Стандартной модели (СМ), а также поиском Новой физики – явлений за пределами СМ, – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, участник международного эксперимента Belle II, заведующий лабораторией Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики НГУ (МЦФЭЧиА НГУ), доктор физико-математических наук Семен Эйдельман. – Увеличение светимости коллайдера, то есть эффективности столкновения пучков частиц, позволит увеличить число зарегистрированных событий, например, рождения и распадов B, D-мезонов и тау-лептонов – как разрешенных СМ, так и процессов, подавленных или запрещенных теорией».

Предыдущий рекорд светимости был достигнут на протон-протонном коллайдере LHC (Large Hadron Collider) в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) в 2018 г. Значение светимости установки составило 2,14 x 1034см-2с-1. В июне 2020 г. коллайдер SuperKEKB побил существующий рекорд, достигнув 2,40 x 1034см-2с-1. В течение нескольких последующих лет японский коллайдер достигнет своей проектной светимости, которая будет в 40 раз превосходить прежнюю величину, и составит 8 x 1035 см-2 с-1. Достижение 2020 г. стало возможным благодаря реализации на коллайдере SuperKEKB ряда передовых технологий в области ускорителей частиц, которые впервые в мире применены на таком большом ускорителе. 

«Увеличение светимости происходит постепенно, сейчас специалисты занимаются настройкой различных систем SuperKEKB, – добавил Семен Эйдельман. – У коллайдера очень много параметров и систем, скажем так, «ручек», которые нужно покрутить, чтобы настроить оптимальный режим столкновения пучков и эффективность этих столкновений. Так, например, в коллайдере реализованы технологии «crab waist» и метод нано-пучков, которые способны повысить светимость установки в сотни раз, и все их нужно откалибровать. Метод «crab waist» был предложен итальянским физиком Панталео Раймонди, а в дальнейшее его развитие заметный вклад внесли физики ИЯФ СО РАН, которые провели множество расчетов и моделирований». 

ИЯФ СО РАН внес большой вклад в создание ускорительного комплекса коллайдера SuperKEKB и детектора для экспериментов на новом коллайдере. 

«В 2012 г. ИЯФ СО РАН было произведено и поставлено в КЕК 702 вакуумные камеры общей длиной около 1900 м для нового позитронного кольца коллайдера SuperKEKB. Камеры имеют сложный профиль, порты для присоединения вакуумных насосов и специальный блок для измерения положения пучка. Особенностью этих камер является то, что все их элементы изготовлены из высокопрочных алюминиевых сплавов, – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, ведущий научный сотрудник МЦФЭЧиА НГУ, доктор физико-математических наук Борис Шварц. – Изготовление этих камер потребовало специальных расчетов и конструирования в КБ ИЯФ, а также освоения новых технологий в экспериментальном производстве ИЯФ. Важную роль в этом сыграл наш большой опыт в разработке и изготовлении ускорителей как для работ в Институте, так и для зарубежных лабораторий. Кроме того, в 2012 году в ИЯФ СО РАН было изготовлены 220 корректирующих магнитов для SuperKEKB». 

По словам специалиста, большая работа была выполнена физиками Института и при создании детектора для экспериментов на новом коллайдере. «Группой ИЯФ СО РАН была разработана новая электроника электромагнитного калориметра детектора Belle II, создан необходимый пакет программ, произведена установка и настройка новой электроники. Был также разработан и создан монитор светимости, позволяющий измерять эту важную величину в реальном времени. Таким образом, рекордная светимость, опубликованная в данном сообщении, была измерена прибором, созданным нашими физиками», – пояснил Борис Шварц.

Следует отметить, что в подготовке и проведении эксперимента Belle II принимают активное участие студенты и аспиранты НГУ и ИЯФ СО РАН.  «Участие в передовом международном эксперименте дает возможность молодым физикам получить уникальный опыт работы на самом современном оборудовании в составе большой команды физиков и внести свой вклад в получение новых физических результатов на самом передовом рубеже науки», – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией НГУ, доктор физико-математических наук Александр Кузьмин. 

В международном эксперименте Belle II участвуют примерно 1000 физиков и инженеров из 119 университетов и лабораторий, расположенных в 26 странах и регионах по всему миру. От России, помимо группы из ИЯФ СО РАН и НГУ – самой большой по численности –  принимают участие специалисты из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Московского физико-технического института, а также Института физики высоких энергий им. А. А. Логунова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». 

институт ядерной физики со ран ияф со ран новосибирский государственный университет ран сибирское отделение ран со ран электрон-позитронный коллайдер superkekb

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.