Das BaBar-Experiment oder einfach BaBar ist eine internationale Kollaboration von mehr als 500 Physikern und Ingenieuren, die die subatomare Welt bei etwa zehnfacher Ruhemasse eines Protons untersuchen (~ 10 GeV). Sein Design wurde durch die Untersuchung der Charge-Parity-Verletzung motiviert. BaBar befindet sich im SLAC National Accelerator Laboratory, das von der Stanford University für das Department of Energy in Kalifornien betrieben wird.
Physics [ edit ]
BaBar wurde gegründet, um die Ungleichheit zwischen Materie und Antimateriegehalt des Universums durch Messung der Ladung-Paritäts-Verletzung zu verstehen. Die CP-Symmetrie ist eine Kombination aus C Harge-Konjugationssymmetrie (C-Symmetrie) und P -Aritätssymmetrie (P-Symmetrie), die jeweils getrennt erhalten sind, außer in schwachen Wechselwirkungen. Die BaBar konzentriert sich auf die Untersuchung der CP-Verletzung im B-Meson-System. Der Name des Experiments leitet sich aus der Nomenklatur für das B-Meson (Symbol
B
) und dessen Antiteilchen (Symbol
B
B B bar) ab. ). Dementsprechend wurde das Maskottchen des Experiments als Babar, der Elefant, ausgewählt.
Wenn die CP-Symmetrie gilt, sollte die Zerfallsrate der B-Mesonen und ihrer Antiteilchen gleich sein. Die Analyse der im BaBar-Detektor erzeugten Sekundärpartikel zeigte, dass dies nicht der Fall war. Im Sommer 2002 wurden endgültige Ergebnisse veröffentlicht, die auf der Analyse von 87 Millionen
B
/
B basierten ]
Mesonpaar-Ereignisse, die eindeutig zeigen, dass die Zerfallsraten nicht gleich waren. Durch das Belle-Experiment im KEK-Labor in Japan wurden konsistente Ergebnisse gefunden.
Eine CP-Verletzung wurde bereits durch das Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt und ist im neutralen Kaon-System gut etabliert (
K
/
K
Mesonpaare). Das BaBar-Experiment hat die Genauigkeit erhöht, mit der dieser Effekt experimentell gemessen wurde. Gegenwärtig stimmen die Ergebnisse mit dem Standardmodell überein. Weitere Untersuchungen einer größeren Vielfalt von Zerfallsmodi können jedoch Abweichungen in der Zukunft aufzeigen.
Der BaBar-Detektor ist ein Multilayer-Partikeldetektor. Seine große Raumwinkelabdeckung (nahe hermetisch), die Lage des Scheitelpunkts mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 10 μm (bereitgestellt durch einen Silizium-Scheitelpunktdetektor), eine gute Pion-Kaon-Trennung bei Multi-GeV-Impulsen (bereitgestellt durch einen neuartigen Cherenkov-Detektor) und nur wenige -Prozent-Präzisions-Elektromagnetische Kalorimetrie (CsI (Tl) Szintillationskristalle) erlaubt eine Auflistung anderer wissenschaftlicher Suchvorgänge neben der CP-Verletzung im B.-Meson-System. [1] Untersuchungen seltener Zerfälle und Suche nach exotischen Partikeln und Präzisionsmessungen von Mesonen mit Boden- und Charm-Quarks sowie mit Tau-Leptonen verbundenen Phänomenen sind möglich.
Der BaBar-Detektor hat am 7. April 2008 den Betrieb eingestellt, die Datenanalyse ist jedoch noch nicht abgeschlossen.
Beschreibung des Detektors [ edit ]
Der BaBar-Detektor ist zylindrisch mit dem Wechselwirkungsbereich in der Mitte. Im Wechselwirkungsbereich kollidieren 9 GeV-Elektronen mit 3,1 GeV-Antielektronen (manchmal Positronen genannt) und erzeugen eine Kollisionsenergie des Schwerpunkts von 10,58 GeV, was der Resonanz von
4
(4S) entspricht. Das
19
(4S) zerfällt sofort in ein Paar B-Mesonen - die Hälfte der Zeit
B +
B -
-
- und die Hälfte der Zeit
. 19659010] B 0
B 0
. Um die Teilchen zu erfassen, gibt es eine Reihe von Subsystemen, die zylindrisch um den Wechselwirkungsbereich herum angeordnet sind. Diese Subsysteme lauten von innen nach außen wie folgt:
- Aus fünf Schichten doppelseitiger Silikonstreifen hergestellt, erfasst der SVT geladene Partikelspuren sehr nahe am Wechselwirkungsbereich in der BaBar.
- Weniger teuer als Silizium, detektieren die 40 Drahtschichten in dieser Gaskammer geladene Partikelspuren zu einem viel größeren Radius und liefert eine Messung ihrer Impulse. Darüber hinaus misst der DCH auch den Energieverlust der Partikel, wenn sie durch Materie gehen. Siehe Bethe-Bloch-Formel.
- Der DIRC besteht aus 144 Quarzglasbarren, die Cherenkov-Strahlung ausstrahlen und fokussieren, um zwischen Kaonen und Pionen zu unterscheiden.
- Die aus 6580 CsI-Kristallen bestehende EMC identifiziert Elektronen und Antielektronen, die dies ermöglichen die Rekonstruktion der Teilchenspuren von Photonen (und damit von neutralen Pionen (
π 0
)) und von "langen Kaons" (
K
L ), die sind auch elektrisch neutral.
- Der Magnet erzeugt ein 1,5 T-Feld im Inneren des Detektors, das die Spuren geladener Teilchen durchbiegt, um deren Impuls abzuleiten.
- Instrumented Flux Return (IFR)
- Das IFR dient zur Rückführung des Fluss des 1,5-T-Magneten, also meistens Eisen, aber es gibt auch Instrumente zur Detektion von Myonen und langen Kaonen. Das IFR ist in 6 Sextanten und zwei Endkappen unterteilt. Jeder der Sextanten hat leere Räume, in denen sich 19 Schichten Resistive Plate Chambers (RPC) befanden, die 2004 und 2006 durch mit Messing verschränkte Limited Streamer Tubes (LST) ersetzt wurden. Das Messing ist da, um Masse für die Interaktionslänge hinzuzufügen, da die LST-Module so viel weniger massiv sind als die RPCs. Das LST-System ist so ausgelegt, dass es alle drei Zylinderkoordinaten einer Spur misst: Welches einzelne Rohr wurde getroffen, gibt die Koordinate [1945in welcher Schicht der Treffer war, die Koordinate ρ und schließlich Die z -Ebenen auf den LSTs messen die z -Koordinate.
Bemerkenswerte Ereignisse [ edit
Am 9. Oktober 2005, BaBar Eine Rekordleuchtkraft verzeichnete gerade 1 × 10 34 cm -2 s -1 geliefert vom PEP-II-Positronen-Elektronen-Collider. [2] ] Dies entspricht 330% der Leuchtkraft, die PEP-II liefern sollte, und wurde zusammen mit einem Weltrekord für gespeicherten Strom in einem Elektronenspeicherring bei 1.732 mA hergestellt, gepaart mit einem Rekord von 2.940 mA Positronen. "Für das BaBar-Experiment bedeutet höhere Leuchtkraft, dass mehr Kollisionen pro Sekunde erzeugt werden. Dies führt zu genaueren Ergebnissen und der Fähigkeit, physikalische Effekte zu finden, die sie sonst nicht sehen könnten." [3]
Im Jahr 2008 BaBar-Physiker entdeckten die Teilchen mit der niedrigsten Energie in der Bottomonium-Quark-Familie. Sprecher Hassan Jawahery sagte: "Diese Ergebnisse waren seit über 30 Jahren sehr begehrt und werden einen großen Einfluss auf unser Verständnis der starken Wechselwirkungen haben." [4]
Im Mai 2012 berichtete die BaBar [5][6] dass ihre kürzlich analysierten Daten auf mögliche Fehler im Standardmodell der Teilchenphysik hinweisen könnten. Diese Daten zeigen, dass eine bestimmte Art von Partikelzerfall, genannt "B zu D-Stern-Tau-Nu", häufiger vorkommt als das Standardmodell dies vorsieht. Bei dieser Art von Zerfall zerfällt ein Teilchen, das als B-Bar-Meson bezeichnet wird, in ein D- oder Dstar-Meson, ein Antineutrino und ein Tau-Lepton. [7]
Die Gewissheit des Überschusses (3,4 Sigma) reicht jedoch nicht aus Ein Bruch mit dem Standardmodell, die Ergebnisse sind ein potenzielles Zeichen für etwas Unzulässiges und wirken sich wahrscheinlich auf bestehende Theorien aus, einschließlich derer, die versuchen, die Eigenschaften von Higgs-Bosonen abzuleiten. Die Ergebnisse von LHCb und dem Belle-Experiment verstärken 2015 die Evidenz (bis zu 3,9 Sigma) möglicher Physik jenseits des Standardmodells in diesen Zerfallsprozessen, jedoch immer noch nicht auf der Goldstandard-5-Sigma-Signifikanzstufe. [8]
Datensatz edit ]
| Run | Zeitraum | Integrierte Leuchtkraft [9] (fb −1 ) |
|---|---|---|
| 1 | 22. Oktober 1999 - 28. Oktober 2000 | 23.62 |
| 2 | 2. Februar 2001 - 30. Juni 2002 | 70.30 |
| 3 | 8. Dezember 2002 - 27. Juni 2003 | 35.79 |
| 4 | 17. September 2003 - 31. Juli 2004 | 111.97 |
| 5 | 16. April 2005 - 17. August 2006 | 148.57 |
| 6 | 25. Januar 2007 - 4. September 2007 | 86.57 |
| 7 | 13. Dezember 2007 - 7. April 2008 | 54.00 |
| Insgesamt | 22. Oktober 1999 - 7. April 2008 | 530.82 |
Siehe auch [ edit ]
- ^
Aubert, B .; Bazan, A .; Boucham, A .; Boutigny, D .; De Bonis, ich .; Favier, J .; Gaillard, J. -M .; Jeremie, A .; Karyotakis, Y .; Le Flour, T .; Lees, J. P .; Lieunard, S .; Petitpas, P .; Robbe, P .; Tisserand, V .; Zachariadou, K .; Palano, A .; Chen, G. P .; Chen, J. C .; Qi, N. D .; Rong, G .; Wang, P .; Zhu, Y. S .; Eigen, G .; Reinertsen, P. L .; Stugu, B .; Abbott, B .; Abrams, G. S .; Amerman, L .; Borgland, A. W. (2002). "Der BABAR-Detektor". Nukleare Instrumente und Methoden in der Physikforschung Abschnitt A: Beschleuniger, Spektrometer, Detektoren und zugehörige Ausrüstung . 479 : 1. arXiv: hep-ex / 0105044 . Bibcode: 2002NIMPA.479 .... 1A. doi: 10.1016 / S0168-9002 (01) 02012-5. - ^ Tägliche, von PEP-II gelieferte und von der BaBar aufgezeichnete Leuchtkraft (Balkendiagramm). [ dead link ] Zugriff auf den 11. Oktober 2005.
- ^ Dynamische Leistung von SLAC B-Factory. Zugriff auf den 11. Oktober 2005. Archiviert am 16. Oktober 2005 in der Wayback Machine
- ^ Physiker entdecken New Particle: das unterste Bottomonium 2008-07-10, Zugriff auf 2009-08-02
- ^ BABAR-Daten in Spannung mit dem Standardmodell (SLAC-Pressemitteilung).
- ^ BaBar Collaboration, Hinweise auf einen Überschuss an B -> D (*) Tau Nu-Zerfällen . arXiv: 1205.5442.
- ^ BaBar-Daten deuten auf Risse im Standardmodell (EScienceNews.com).
- ^ 2 Beschleuniger finden Teilchen, die bekannte Gesetze der Physik brechen können. Sept 2015
- ^ BaBar-Beschleuniger- und Detektorleistungsdaten [ permanente tote Verbindung ] abgerufen am 11. Juli 2009
External links ]
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