BaBar эксперимент
Эксперимент BaBar , или просто BaBar , представляет собой международное сотрудничество более 500 физиков и инженеров, изучающих субатомный мир при энергиях, примерно в десять раз превышающих массу покоя протона (~10 ГэВ ). Его разработка была мотивирована расследованием нарушения четности заряда . BaBar расположен в Национальной ускорительной лаборатории SLAC , которая управляется Стэнфордским университетом для Департамента энергетики Калифорнии .
BaBar был создан, чтобы понять несоответствие между содержанием материи и антиматерии во Вселенной путем измерения нарушения паритета заряда . СР-симметрия представляет собой комбинацию симметрии С -зарядного сопряжения (С-симметрия) и симметрии по четности ( Р - симметрия), каждая из которых сохраняется отдельно, за исключением слабых взаимодействий . BaBar занимается изучением CP-нарушения в системе B-мезонов . Название эксперимента происходит от номенклатуры B-мезона (символ
Б
) и его античастица (символ
Б
, произносится как B bar ). Соответственно, талисманом эксперимента был выбран слон Бабар .
При соблюдении СР-симметрии скорость распада В-мезонов и их античастиц должна быть одинаковой. Анализ вторичных частиц, образующихся в детекторе BaBar, показал, что это не так — летом 2002 г. были опубликованы окончательные результаты, основанные на анализе 87 млн.
Б
/
Б
события мезонной пары, ясно показывающие, что скорости распада не равны. Последовательные результаты были получены в ходе эксперимента Belle в лаборатории KEK в Японии.
CP-нарушение уже было предсказано Стандартной моделью физики элементарных частиц и хорошо установлено в системе нейтральных каонов (
К
/
К
мезонные пары). Эксперимент BaBar повысил точность экспериментального измерения этого эффекта. В настоящее время результаты согласуются со Стандартной моделью , но дальнейшее исследование большего разнообразия режимов распада может выявить расхождения в будущем.
Детектор BaBar представляет собой многослойный детектор частиц . Его большой охват телесных углов (почти герметичный ), расположение вершин с точностью порядка 10 мкм (обеспечивается кремниевым вершинным детектором), хорошее разделение пионов и каонов при импульсах в несколько ГэВ (обеспечивается новым черенковским детектором) и несколько Электромагнитная калориметрия с процентной точностью (сцинтилляционные кристаллы CsI (Tl)) позволяют провести список других научных исследований, помимо CP-нарушения в системе B-мезонов. [1] Исследования редких распадов и поиски экзотических частиц и прецизионные измерения явлений, связанных с мезонами, содержащимивозможны нижние и очарованные кварки , а также явления, связанные с тау-лептонами .
Детектор BaBar имеет цилиндрическую форму с областью взаимодействия в центре. В области взаимодействия электроны с энергией 9 ГэВ сталкиваются с антиэлектронами с энергией 3,1 ГэВ (иногда называемыми позитронами ), создавая энергию столкновения центра масс 10,58 ГэВ, что соответствует
ϒ
(4S) резонанс. То
ϒ
(4S) сразу же распадается на пару B-мезонов — в два раза быстрее
Б+
Б−
и половину времени
Б0
Б0
. Для обнаружения частиц имеется ряд подсистем, расположенных цилиндрически вокруг области взаимодействия. Эти подсистемы следующие, в порядке изнутри наружу:
