Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Эксперимент по ядерной физике
Nuclear physics experiment
Эксперимент BaBar, или просто BaBar, – это международное сотрудничество, в котором участвует более 500 физиков и инженеров, изучающих субатомный мир при энергиях, приблизительно в десять раз превышающих массу покоя протона (~10 ГэВ). Его создание было обусловлено исследованием нарушения CP-инвариантности. BaBar расположен в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, которая управляется Стэнфордским университетом для Министерства энергетики в Калифорнии.
The BaBar experiment, or simply BaBar, is an international collaboration of more than 500 physicists and engineers studying the subatomic world at energies of approximately ten times the rest mass of a proton (~10 GeV). Its design was motivated by the investigation of charge parity violation. BaBar is located at the SLAC National Accelerator Laboratory, which is operated by Stanford University for the Department of Energy in California.
Физика
BaBar был создан для понимания асимметрии между количеством материи и антиматерии во Вселенной путем измерения нарушения CP-инвариантности. CP-симметрия представляет собой комбинацию симметрии конъюгации заряда (C-симметрия) и симметрии паритета (P-симметрия), каждая из которых сохраняется отдельно, за исключением слабых взаимодействий. BaBar фокусируется на изучении нарушения CP в системе B-мезонов. Название эксперимента происходит от обозначения B-мезона (символ ) и его античастицы (символ , произносится как B-bar). Маскотом эксперимента был выбран слон Бабар. Если CP-симметрия сохраняется, скорости распада B-мезонов и их античастиц должны быть равны. Анализ вторичных частиц, зарегистрированных детектором BaBar, показал, что это не так. Летом 2002 года были опубликованы окончательные результаты, основанные на анализе 87 миллионов пар событий / мезонов, которые однозначно показали, что скорости распада не совпадают. Эксперимент Belle в лаборатории KEK в Японии получил согласованные результаты. Нарушение CP уже было предсказано Стандартной моделью физики частиц и хорошо изучено в нейтральной каонной системе (пары / мезонов). Эксперимент BaBar повысил точность экспериментального измерения этого эффекта. В настоящее время результаты согласуются со Стандартной моделью, но дальнейшее исследование большего числа каналов распада может выявить расхождения в будущем. Детектор BaBar – многослойный детектор частиц. Его большое угловое разрешение (почти герметичное), точное определение вершин с точностью порядка 10 мкм (обеспеченное кремниевым вершинным детектором), хорошее разделение пионов и каонов при многогигаэлектронвольтном импульсе (обеспеченное новым детектором Черенкова) и электромагнитная калориметрия с точностью в несколько процентов (сцинтиллирующие кристаллы CsI(Tl)) позволяют проводить широкий спектр научных исследований, помимо изучения нарушения CP в системе B-мезонов. Возможны исследования редких распадов, поиск экзотических частиц, а также прецизионные измерения явлений, связанных с мезонами, содержащими b- и c-кварки, и явлений, связанных с тау-лептонами. Детектор BaBar прекратил работу 7 апреля 2008 года, но анализ данных продолжается.
BaBar was set up to understand the disparity between the matter and antimatter content of the universe by measuring Charge Parity violation. CP symmetry is a combination of Charge conjugation symmetry (C symmetry) and Parity symmetry (P symmetry), each of which are conserved separately except in weak interactions. BaBar focuses on the study of CP violation in the B meson system. The name of the experiment is derived from the nomenclature for the B meson (symbol ) and its antiparticle (symbol , pronounced B bar). The experiment's mascot was accordingly chosen to be Babar the Elephant :). If CP symmetry holds, the decay rate of B mesons and their antiparticles should be equal. Analysis of secondary particles produced in the BaBar detector showed this was not the case – in the summer of 2002, definitive results were published based on the analysis of 87 million / meson pair events, clearly showing the decay rates were not equal. Consistent results were found by the Belle experiment at the KEK laboratory in Japan. CP violation was already predicted by the Standard Model of particle physics, and well established in the neutral kaon system (/ meson pairs). The BaBar experiment has increased the accuracy to which this effect has been experimentally measured. Currently, results are consistent with the Standard Model, but further investigation of a greater variety of decay modes may reveal discrepancies in the future. The BaBar detector is a multilayer particle detector. Its large solid angle coverage (near hermetic), vertex location with precision on the order of 10 μm (provided by a silicon vertex detector), good pion–kaon separation at multi GeV momenta (provided by a novel Cherenkov detector), and few percent precision electromagnetic calorimetry (CsI(Tl) scintillating crystals) allow a list of other scientific searches apart from CP violation in the B meson system. Studies of rare decays and searches for exotic particles and precision measurements of phenomena associated with mesons containing bottom and charm quarks, as well as phenomena associated with tau leptons are possible. The BaBar detector ceased operation on 7 April 2008, but data analysis is ongoing.
Примечательные события
9 октября 2005 года BaBar зафиксировал рекордную светимость, превышающую 1 × 1034 см−2с−1, полученную от позитронно-электронного коллайдера PEP II. Это составляет 330% от светимости, на которую был рассчитан PEP II, и было достигнуто одновременно с мировым рекордом накопленного тока в кольце хранения электронов – 1,73 А, в сочетании с рекордным током позитронов – 2,94 А. «Для эксперимента BaBar более высокая светимость означает большее количество столкновений в секунду, что приводит к более точным результатам и возможности обнаружения физических эффектов, которые в противном случае остались бы незамеченными». В 2008 году физики BaBar обнаружили самую низкоэнергетическую частицу в семействе кварков ботомония, ηb. Руководитель группы Хасан Джавахери заявил: «Эти результаты активно искали более 30 лет, и они окажут значительное влияние на наше понимание сильных взаимодействий». В мае 2012 года BaBar сообщил, что недавно проанализированные данные могут свидетельствовать об отклонениях от предсказаний Стандартной модели физики частиц. В экспериментах наблюдается, что два распада частиц, и , происходят чаще, чем предсказывает Стандартная модель. В этом типе распада B-мезон распадается на D- или D*-мезон, тау-лептон и антинейтрино. Хотя статистическая значимость избытка (3,4 сигма) недостаточна для заявления о противоречии Стандартной модели, результаты являются потенциальным признаком аномалии и, вероятно, повлияют на существующие теории. В 2015 году результаты экспериментов LHCb и Belle укрепили доказательства (до 3,9 сигма) возможной физики за пределами Стандартной модели в этих процессах распада, однако все еще не достигли уровня значимости в 5 сигма, считающегося золотым стандартом.
On 9 October 2005, BaBar recorded a record luminosity just over 1 × 1034 cm−2s−1 delivered by the PEP II positron electron collider. This represents 330% of the luminosity that PEP II was designed to deliver, and was produced along with a world record for stored current in an electron storage ring at 1.73 A, paired with a record 2.94 A of positrons. "For the BaBar experiment, higher luminosity means generating more collisions per second, which translates into more accurate results and the ability to find physics effects they otherwise couldn’t see." In 2008, BaBar physicists detected the lowest energy particle in the bottomonium quark family, ηb. Spokesperson Hassan Jawahery said: "These results were highly sought after for over 30 years and will have an important impact on our understanding of the strong interactions." In May 2012 BaBar reported that their recently analyzed data may suggest deviations from predictions of the Standard Model of particle physics. The experiments see two particle decays, and , happen more often than the Standard Model predicts. In this type of decay, a B meson decays into a D or D* meson, a tau lepton and an antineutrino. While the significance of the excess (3.4 sigma) is not enough to claim a break from the Standard Model, the results are a potential sign of something amiss and are likely to impact existing theories. In 2015 results from LHCb and the Belle experiment strengthen the evidence (to 3.9 sigma) of possible physics beyond the Standard Model in these decay processes, but still not at the gold standard 5 sigma level of significance.
Запись данных
Запуск Период Интегрированная светимость (fb−1) 1 22 октября 1999 – 28 октября 2000 22.93 2 2 февраля 2001 – 30 июня 2002 68.19 3 8 декабря 2002 – 27 июня 2003 34.72 4 17 сентября 2003 – 31 июля 2004 109.60 5 16 апреля 2005 – 17 августа 2006 146.61 6 25 января 2007 – 4 сентября 2007 86.06 7 13 декабря 2007 – 7 апреля 2008 45.60 Итого 22 октября 1999 – 7 апреля 2008 513.70
Run Period Integrated luminosity(fb−1) 1 22 October 1999 – 28 October 2000 22.93 2 2 February 2001 – 30 June 2002 68.19 3 8 December 2002 – 27 June 2003 34.72 4 17 September 2003 – 31 July 2004 109.60 5 16 April 2005 – 17 August 2006 146.61 6 25 January 2007 – 4 September 2007 86.06 7 13 December 2007 – 7 April 2008 45.60 Total 22 October 1999 – 7 April 2008 513.70