После восьмилетнего перерыва, вызванного необходимостью модернизации, японский ускоритель заряженных частиц SuperKEKB вскоре снова начнет сталкивать электроны и позитроны. Исследователи надеются, что им удастся выявить в продуктах распада, возникающих при столкновении частиц, хоть какие-то сведения, которые помогут найти ответ на животрепещущий вопрос: почему во вселенной почти нет антиматерии?

Детектор Belle II фиксирует происходящие в ускорителе SuperKEKB столкновения частиц и производит их оценку.

Почему во вселенной материи имеется несравнимо больше, чем антиматерии? Чтобы прояснить этот фундаментальный вопрос, международная группа ученых по изучению вселенной в японской Цукубе готовит чрезвычайно важный эксперимент. После восьми лет модернизации обновленный ускоритель заряженных частиц SuperKEKB в ближайшее время снова займется своей основной работой - сталкивать электроны и позитроны.

Также обновленный и переделанный детектор Belle II станет фиксировать результаты со значительно увеличенной точностью, что должно пролить новый свет на понимание мельчайших частиц материи. В ходе эксперимента с Belle-II ученые собираются исследовать редкое нарушение симметрии и при этом прояснить вопрос, почему в сегодняшней вселенной антиматерия уже почти не встречается.

При этом решающую роль играет распад В-мезонов. Эти частицы образуются при столкновении электронов и протонов. Новый ускоритель SuperKEKB производит в 40 раз больше коллизионных событий, чем его предшественник, а это, разумеется, обеспечивает значительно большие массивы данных. Чтобы обеспечить возможность проанализировать эти возросшие объемы информации, была произведена и модернизация детектора Belle. Над Belle II работали и продолжают работать около 100 различных организаций из 25 стран мира. Внутренний детектор системы, а также программное обеспечение разработали специалисты из Германии (Институт физики Макса Планка, университет Людвига Максимилиана и Мюнхенский университет).

«При помощи детектора Pixel-Vertex можно установить место распада В-мезонов с высочайшей точностью», - объясняет Ханс-Гюнтер Мозер, сотрудник института физики Макса Планка. - «Эта информация является решающей для того, чтобы установить возможные отклонения в распаде частиц». Другой ученый добавляет: «Кроме того, мы теперь в состоянии обрабатывать в десятки раз больше информации, ведь внутренний детектор рассчитан на скорость более 200 Гбит в секунду. В комбинации с улучшенными алгоритмами мы ожидаем высочайшей статистической стабильности, чтобы с высокой степенью надежности подтвердить наблюдавшиеся ранее отклонения от стандартной модели физики частиц или опровергнуть их. И мы уже на протяжении многих лет занимаемся подготовкой проведения в Японии этих сложнейших измерений».

21 марта 2018 года в ускорение был успешно запущен луч электронов. В начале апреля наступит очередь уже луча позитронов. Параллельно с этим проходят последние приготовления для столкновения этих частиц, которые начнутся уже очень скоро. Ускоритель заряженных частиц SuperKEKB и детектор Belle II образуют тандем, с помощью которого ученые будут осуществлять поиск новой физики, выходящей за пределы понимания стандартной модели.

Сведения для этого они планируют почерпнуть из редких распадов частиц, как В-мезоны, шарм-адроны и тау-лептоны. «С успешным запуском в работу ускорителя и эксперимента Belle II мы открываем дверь в мир удивительных научных открытий и неожиданностей», - говорит мюнхенский профессор Штефан Пауль.

После своей модернизации SuperKEKB обрел рекордные способности. По сравнению с другими ускорителями, он достигает наивысшей светимости. Под этим термином понимают количество столкновений в секунду на определенной площади. Значительно прибавил SuperKEKB и по сравнению со своим предшественником. Теперь за секунду в нем возникают 1000 пар В-мезонов/анти-В-мезонов. Для сравнения: в старом ускорителе этот показатель был равен всего 25.