Новый ускоритель частиц

В Цукубе начал работу “брат” Большого адронного коллайдера

Физики из Лаборатории исследования высоких энергий (КЕК) в Цукубе (Япония) сумели настроить систему отражения лучей в ускорителе частиц SuperKEKB и запустить его в работу. Если все пойдет как запланировано, то уже в следующем году SuperKEKB приступит к экспериментам по столкновению электронов и позитронов, присоединившись к Большому адронному коллайдеру (LHC), который находится в Швейцарии, в поиске новых неисследованных частиц.

SuperKEKB — это новый электрон-позитронный коллайдер (ускоритель частиц). До его появления единственным доступным физикам коллайдером оставался LHC. И LHC и SuperKEKB нацелены на открытие новых физических феноменов, которые не согласуются со стандартной моделью физики частиц. Однако их стратегии будут различаться. LHC старается получить новые фундаментальные частицы, сталкивая высокоэнергетические протоны. Эта стратегия привела к успеху в 2012 году, когда ученым предположительно удалось обнаружить в Большом адронном коллайдере бозон Хиггса. В отличие от LHC, японский SuperKEKB будет сталкивать позитроны и электроны, обладающие гораздо меньшими энергиями, чтобы получать большое число уже известных частиц. Ученые будут подробно изучать их в поисках подсказок, указывающих на новые частицы и другие физические феномены.

Так, SuperKEKB позволит получать В-мезоны, каждый из которых содержит тяжелую частицу, известную как легкий антикварк. Из-за особенностей квантовой механики свойства В-мезона зависят от других частиц, которые появляются и исчезают внутри него. Таким образом, если где-то существует неизвестная пока частица, не укладывающаяся в рамки стандартной модели, следы ее присутствия внутри В-мезона будут отклонять его свойства от предсказанных моделью даже в том случае, если эти новые частицы слишком тяжелы, чтобы получить их напрямую в LHC.

Сам SuperKEKB является надстройкой стоимостью в $275 млн к уже существующему комплексу. Он состоит из двух колец длиной по 3 км. Электроны будут разгоняться в одном из них до энергий в 7 ГэВ. Позитроны, положительно заряженные античастицы электронов, будут перемещаться в другом кольце. Они будут сталкиваться между собой в детекторе частиц Belle II, который строится в настоящий момент.

Ученые рассчитывают получить предварительные данные детектора в конце 2017 - начале 2018 года. После этого потребуется еще несколько лет работы, чтобы вывести и ускоритель, и детектор на их пиковую производительность. На сегодняшний день в проекте участвуют 98 научных учреждений из 23 стран мира.