Очередной мировой рекорд светимости установлен на ускорителе KEKB и детекторе BELLE

Девятнадцатого февраля 2005 года экспериментальными группами, работающими на установке BELLE и ускорителе KEKB (Япония), был зафиксирован новый рекорд интегральной светимости, полученной в течение одного дня. Рекорд составил 1000 обратных пикобарн. Это примерно на 20% больше, чем в феврале прошлого года, когда в связке ускоритель-детектор в течение одного дня была достигнута полная интегральная светимость, равная 200-ам обратным фемтобарнам.

Интегральная светимость является мерой интенсивности столкновения частиц в экспериментах на коллайдерах. Поскольку поперечное сечение пучка уменьшилось, а интенсивность пучка увеличилась, то светимость возросла. Увеличение интегральной светимости улучшило стабильность работы ускорителя и повысило способность детектора к сбору данных.

В течение всего срока эксплуатации предыдущего электрон-позитронного коллайдера TRISTAN, который работал в ускорительном центре KEK с 1987 по 1995 годы, полная интегральная светимость, зарегистрированная детектором VENUS, составила 400 обратных пикобарн. Ускоритель KEKB и детектор BELLE набрали такое же количество данных меньше чем за 12 часов работы!

Наибольший вклад в установление рекорда дала работа с непрерывной инжекцией пучка. Это такой вариант работы ускорителя, при котором детектор продолжает собирать данные даже в то время, когда электронный и позитронный пучки подпитываются от инжектора. Раньше это считалось невозможным из-за большого шума, который сопровождает инжекцию пучков. Ускорительная группа преуспела в создании поражающей воображение системы инжекции пучка, в то время как детекторная группа сконструировала новую электронную систему, которая менее чувствительна к шуму. Обе эти работы привели к достижению рекорда.

Ускоритель KEKB проектировался для достижения светимости 1034 частиц в секунду на один квадратный сантиметр. Эта светимость была получена в мае 2003 года. Долгое время ее не удавалось превзойти. Однако 15 февраля этого года была достигнута светимость 1,516*1034 частиц в секунду на один квадратный сантиметр. На рисунке показано увеличение светимости тандема KEKB-BELLE с момента начала эксперимента по настоящее время. Сверху вниз: максимальная светимость, интегральная светимость за один день, ток ускорителя за день и полная интегральная светимость, набранная с момента начала работы ускорителя KEKB.

Перевод Н. Никитина

Для дополнительного чтения по теме заметки можно рекомендовать следующие электронные статьи на русском языке:
1. "B-фабрика KEKB и установка Belle бьют рекорды интегральной светимости";
2. Г. Фрейзер "Физическая B-ология";
3. "Прямое CP-нарушение в системах нейтральных B-мезонов".

Обозрение Николая Никитина "Неизбежность странного микромира"