BaBar deneyi - BaBar experiment

BaBar deney veya sadece BaBar , yaklaşık olarak on kez enerjilerde bir proton (~ 10 geri kalanı kütlesi atom-altı dünyayı okuyan 500'den fazla fizikçiler ve mühendisler uluslararası bir işbirliğidir  GeV ). Tasarımı, ücret parite ihlali soruşturmasıyla motive edildi . BaBar bulunmaktadır Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi tarafından işletilmektedir, Stanford Üniversitesi için Enerji Bakanlığı içinde California .

Fizik

BaBar, Charge Parity ihlalini ölçerek evrenin madde ve antimadde içeriği arasındaki farkı anlamak için kuruldu . CP simetri bir kombinasyonudur Cı Harge-konjügasyon simetri (Cı simetri) ve p Arity dışında ayrı ayrı muhafaza edilir, her biri simetri (p simetri), zayıf etkileşimlerin . BaBar, B meson sistemindeki CP ihlali çalışmasına odaklanır . Deneyin adı, B mezonunun (sembol) isimlendirmesinden türetilmiştir.
B
) ve onun antiparçacığı (sembol
B
, telaffuz B çubuğu ). Deneyin maskotu buna göre Fil Babar olarak seçildi .

Eğer CP simetrisi geçerliyse, B mezonlarının ve antiparçacıklarının bozunma hızı eşit olmalıdır. BaBar dedektöründe üretilen ikincil parçacıkların analizi durumun böyle olmadığını gösterdi – 2002 yazında 87 milyonun analizine dayalı kesin sonuçlar yayınlandı.
B
/
B
mezon çifti olayları, bozunma oranlarının eşit olmadığını açıkça gösteriyordu. Japonya'daki KEK laboratuvarında Belle deneyi ile tutarlı sonuçlar bulundu .

CP ihlali daha önce tahmin edilmiş standart model bir parçacık fiziği ve iyi kurulmuş nötr kaon sistemi (
K
/
K
mezon çiftleri). BaBar deneyi, bu etkinin deneysel olarak ölçüldüğü doğruluğu artırmıştır. Şu anda, sonuçlar Standart Model ile tutarlıdır , ancak daha çeşitli bozulma modlarının daha fazla araştırılması gelecekte tutarsızlıkları ortaya çıkarabilir.

BaBar dedektörü çok katmanlı bir parçacık dedektörüdür . Geniş katı açı kapsama alanı ( hermetik yakın ), 10 μm mertebesinde hassasiyetle tepe konumu  (silikon tepe dedektörü tarafından sağlanır), çoklu GeV momentumunda iyi pion – kaon ayrımı (yeni bir Cherenkov dedektörü tarafından sağlanır ) ve az sayıda -yüzde hassas elektromanyetik kalorimetri (CsI(Tl) parıldayan kristaller), B mezon sistemindeki CP ihlali dışındaki diğer bilimsel araştırmaların bir listesini sağlar. Nadir bozunma çalışmaları ve egzotik parçacıklar için araştırmalar ve dip ve tılsım kuarkları içeren mezonlarla ilişkili fenomenlerin yanı sıra tau leptonlarıyla ilişkili fenomenlerin hassas ölçümleri mümkündür.

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

Dedektör açıklaması

Resmin altında, 30 derecelik bir açıyla ayrılan tek bir noktadan (olay orijini) iki düz çizgi çıkar. İki çizgi, birbirinin üzerine yerleştirilmiş, belirli bir mesafeyle ayrılmış iki kare ızgarayı (dedektör ızgaraları) keser. Çizgilerin kesiştiği ızgara kareler, onları geçen parçacıkların algılanmasına karşılık gelen farklı renklerle vurgulanır.
Silikon tepe dedektörlerinin prensibi: parçacıkların, onları oluşturan olayın meydana geldiği orijini, sensörlerde kalan yüklü bölgelerden (kırmızı) geriye doğru tahmin yapılarak bulunabilir.

BaBar dedektörü, etkileşim bölgesi merkezde olacak şekilde silindiriktir. Etkileşim bölgesinde, 9  GeV elektron 3.1 GeV antielektronlarla (bazen pozitronlar olarak adlandırılır ) çarpışır ve 10.58 GeV kütle merkezi çarpışma enerjisi üretir .
ϒ
(4S) rezonans.
ϒ
(4S) hemen bir çift B mezonuna bozunur – zamanın yarısı
B+

B-
 ve zamanın yarısı
B0

B0
. Parçacıkları tespit etmek için etkileşim bölgesi etrafında silindirik olarak düzenlenmiş bir dizi alt sistem vardır. Bu alt sistemler, içten dışa doğru sıra ile şu şekildedir:

5 kat çift taraflı silikon şeritten yapılan SVT, BaBar içindeki etkileşim bölgesine çok yakın yüklü parçacık izlerini kaydeder.
Silikondan daha ucuz olan bu gaz odasındaki 40 kat tel, yüklü parçacık izlerini çok daha büyük bir yarıçapa kadar algılayarak momentumlarının bir ölçümünü sağlar. Ek olarak, DCH ayrıca parçacıkların maddeden geçerken enerji kaybını da ölçer. Bethe-Bloch formülüne bakın .
DIRC 144 oluşur kaynaşık silika yayar ve odak bar Cherenkov radyasyon arasında ayırt etmek için kaon ve cular .
6580 CsI kristallerinden yapılan EMC, fotonların (ve dolayısıyla nötr pionların) parçacık izlerinin yeniden yapılandırılmasına izin veren elektronları ve antielektronları tanımlar.
π0
)) ve "uzun Kaons" (
K
L), ayrıca elektriksel olarak nötrdür.
Mıknatıs , dedektörün içinde, yüklü parçacıkların izlerini bükerek momentumlarının çıkarılmasına izin veren 1,5 T'lik bir alan üretir .
  • Enstrümanlı Akı Dönüşü (IFR)
IFR, 1.5 T mıknatısın akısını döndürmek için tasarlanmıştır  , bu nedenle çoğunlukla demirdir, ancak müonları ve uzun kaonları tespit etmek için enstrümantasyon da vardır . IFR, 6 sekstant ve iki uç başlığa bölünmüştür. Sekstantların her biri, 2004 ve 2006'da pirinçle serpiştirilmiş Sınırlı Akış Tüpleri (LST) ile değiştirilen 19 katmanlı Dirençli Plaka Odalarını (RPC) tutan boş alanlara sahiptir . Pirinç, LST modülleri RPC'lerden çok daha az masif olduğundan, etkileşim uzunluğu için kütle eklemek için vardır. LST sistemi, bir pistin üç silindirik koordinatının tümünü ölçmek için tasarlanmıştır: hangi tekil tüpe çarpıldığı φ koordinatını verir, isabetin hangi katmanda olduğu ρ koordinatını verir ve son olarak LST'lerin üzerindeki z -düzlemleri z koordinatını ölçer .

Önemli olaylar

9 Ekim 2005'te BaBar , PEP-II pozitron-elektron çarpıştırıcısı tarafından sağlanan 1 × 10 34 cm −2 s −1'in biraz üzerinde rekor bir parlaklık kaydetti . Bu, PEP-II'nin sunmak üzere tasarlandığı parlaklığın %330'unu temsil eder ve bir rekor 2.94 A pozitron ile eşleştirilmiş 1.73  A'da bir elektron depolama halkasında depolanan akım için bir dünya rekoru ile birlikte üretilmiştir . "BaBar deneyi için, daha yüksek parlaklık, saniyede daha fazla çarpışma üretmek anlamına geliyor, bu da daha doğru sonuçlara ve aksi halde göremeyecekleri fizik efektlerini bulma yeteneğine dönüşüyor."

2008 yılında, BaBar fizikçiler bottomonium kuark ailede en düşük enerji parçacık tespit η b . Sözcü Hassan Jawahery , "Bu sonuçlar 30 yılı aşkın süredir aranıyordu ve güçlü etkileşimleri anlamamızda önemli bir etkisi olacak" dedi.

Mayıs 2012'de BaBar, yakın zamanda analiz edilen verilerinin parçacık fiziğinin Standart Modelinin tahminlerinden sapmalar önerebileceğini bildirdi . Deneyler iki parçacık bozulmalara görmek ve daha sık Standart Model tahmin daha olur. Bu tür bozunmada, bir B mezonu bir D veya D* mezonuna, bir tau-leptona ve bir antinötrinoya bozunur. Fazlalığın önemi (3.4 sigma) Standart Modelden bir kopuş iddiası için yeterli olmasa da, sonuçlar yanlış giden bir şeylerin potansiyel bir işaretidir ve mevcut teorileri etkilemesi muhtemeldir. 2015 yılında LHCb ve Belle deneyinden elde edilen sonuçlar, bu bozunma süreçlerinde Standart Model'in ötesinde olası fiziğin kanıtlarını güçlendiriyor (3.9 sigma'ya kadar), ancak yine de altın standart 5 sigma anlamlılık düzeyinde değil.

Bilgi kaydı

Çalıştırmak dönem Entegre parlaklık
( fb -1 )
1 22 Ekim 1999 – 28 Ekim 2000 22.93
2 2 Şubat 2001 – 30 Haziran 2002 68.19
3 8 Aralık 2002 – 27 Haziran 2003 34.72
4 17 Eylül 2003 – 31 Temmuz 2004 109.60
5 16 Nisan 2005 – 17 Ağustos 2006 146.61
6 25 Ocak 2007 – 4 Eylül 2007 86.06
7 13 Aralık 2007 – 7 Nisan 2008 45.60
Toplam 22 Ekim 1999 – 7 Nisan 2008 513.70

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 Un, T.; Lees, JP; Lieunard, S.; Petitpas, P.; Robbe, P.; Tisserand, V.; Zachariadou, K.; Palano, A.; Chen, GP; Chen, JC; Qi, ND; Rong, G.; Wang, P.; Zhu, YS; Öz, G.; Reinertsen, PL; Stugu, B.; Abbott, B.; Abrams, GS; Amerman, L.; et al. (2002). "BABAR dedektörü". Fizik Araştırmalarında Nükleer Aletler ve Yöntemler Bölüm A: Hızlandırıcılar, Spektrometreler, Dedektörler ve İlişkili Ekipmanlar . 479 (1): 1-116. arXiv : hep-ex/0150044 . Bibcode : 2002NIMPA.479....1A . doi : 10.1016/S0168-9002(01)02012-5 . S2CID 117579419 .  
  2. ^ Günlük PEP-II ile sağlanan ve BaBar tarafından kaydedilen parlaklıklar (çubuk grafik) . 11 Ekim 2005'te erişildi.
  3. ^ SLAC B-Factory'den Dinamik Performans . 11 Ekim 2005. Erişim Arşivlenen de, 16 Ekim 2005 Wayback Machine
  4. ^ Fizikçiler Yeni Parçacığı Keşfetti: En Alttaki 'Dipteki' 2008-07-10, Erişim tarihi: 2009-08-02
  5. ^ Lees, JP; et al. (2012). " B → D (*) τ − ν τ fazlalığının kanıtı azalır". Fiziksel İnceleme Mektupları . 109 (10): 101802. arXiv : 1205.5442 . doi : 10.1103/PhysRevLett.109.101802 . PMID  23005279 . S2CID  20896961 .
  6. ^ BaBar verisi Standart Modeldeki çatlaklara işaret ediyor (EScienceNews.com) .
  7. ^ 2 Hızlandırıcı Bilinen Fizik Yasalarını Kırabilecek Parçacıkları Buluyor. Eylül 2015
  8. ^ BaBar İşbirliği (2013). "PEP-II e+e- çarpıştırıcısında BABAR dedektörü tarafından kaydedilen zamana bağlı parlaklık" . Nükleer Aletleri ve Fizik Araştırma A'da Yöntemleri . 726 : 203-213. Bibcode : 2013NIMPA.726..203L . doi : 10.1016/j.nima.2013.04.029 . S2CID  33933422 .

Dış bağlantılar