Pospeševalnik SuperKEKB čaka na trke!

Peter Križan (FMF UL in IJS), 22.4.2018

Novi trkalnik tik pred velikim trenutkom – in to lahko spremljate v živo!

V novem trkalniku SuperKEKB na instititu KEK v Tsukubi na Japonskem se pripravljajo na prve trke pospešenih delcev, elektronov in pozitronov. To je prvi nov trkalnik, ki bo pričel z delovanjem po Velikem hadronskem trkalniku LHC v CERNu v Ženevi, ki so ga pognali pred desetimi leti. SuperKEKB je futuristična naprava, ki jo je zasnovala in izdelala ekipa japonskih fizikov, strokovnjakov za pospeševalnike.

Pred mesecem dni, 21. marca 2018, so v elektronsko-pozitronskem trkalniku SuperKEKB uspešno shranili žarek elektronov, ki se gibljejo s hitrostjo, zelo blizu hitrosti svetlobe, skozi več kot tisoč magnetov v ozki krožni vakuumski cevi dolžine 3 km. Deset dni kasneje, 31. marca,  je fizikom nato v SuperKEKB uspelo shraniti še žarek pozitronov z energijo štirih milijard elektronvoltov (4 GeV), ki krožijo po obroču magnetov v nasprotni smeri kot elektroni.

Pospeševalniški kompleks SuperKEKB, zaporedje linearnega pospeševalnika, pozitronskega zbiralnika, glavnega obroča in detektorja Belle II ob točki, kjer trkajo elektroni in pozitroni.

Sočasno kroženje obeh žarkov je pomemben mejnik za vsak nov pospeševalnik delcev. V primeru SuperKEKB je to še posebno pomembno, saj imajo elektroni in pozitroni različne energije (7 GeV in 4 GeV) in krožijo po dveh različnih obročih, ki se križata na enem samem mestu. Okoli točke, v katerih prihaja do trkov, je postavljen detektor Belle II.

Detektor Belle II in cevi obeh žarkov.

Zadnja, odločilna stopnja v zagonu pospeševalnika, je zdaj pred vrati: v naslednjih dnevih bodo oba žarka usmerili tako, da bosta trčila v sredini detektorja Belle II. Priprave na ta veliki dogodek lahko spremljate v živo na japonskem naslovu za prenose po spletu, niconico, http://live2.nicovideo.jp/watch/lv312661713.

Direkten prenos iz kontrolne sobe detektorja Belle II: stanje obeh pospeševalnikov (desno zgoraj), pogled v kontrolno sobo (desno spodaj), stanje detektorskih komponent levo spodaj, zadetki na detektorju (sredina in desno zgoraj).

Med delovanjem s polno močjo bodo žarki elektronov in pozitronov trkali in pri tem proizvajali veliko število novih delcev, ki jih bodo zaznavali z detektorjem Belle II. Pospeševalnik SuperKEKB je skupaj z detektorjem Belle II namenjen iskanju t.i. nove fizike, pojavov izven Standardnega modela, teorije osnovnih delcev in njihovih interakcij, preko merjenja redkih razpadov osnovnih delcev, kot so kvarka b in c in leptoni tau. V nasprotju z LHC v CERNu, ki delce pospeši do rekordnih energij (in išče nove delce na tako imenovani "energijski fronti"), sta SuperKEKB in Belle II zasnovana tako, da dosegata rekordno število trkov, ki potečejo na sekundo. Fiziki za to lastnost pospeševalnika uporabljamo pojem luminoznost; luminoznost je merilo za pogostost reakcij določenega tipa. SuperKEKB bo imel za faktor 40 večjo luminoznost kot njegov predhodnik KEKB, ki je bil so sedaj svetovni rekorder. Tako bo SuperKEKB kmalu vodilni pospeševalnik na tako imenovani "intenzitetni fronti".

Detektor Belle II ob pospeševalniku SuperKEKB pripravlja mednarodna raziskovalna skupina več kot 700 fizikov iz 25 držav Azije, Evrope in Severne Amerike. Med njimi igrajo pomembno vlogo tudi slovenski fiziki, ki so prispevali nekaj ključnih idej pri konceptu eksperimenta in odigrali zelo vidno vlogo pri vodenju te velike raziskovalne skupine.

Dodatne informacije o programu direktnega prenosa so na voljo na https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/12/1300/

Trenutno stanje pospeševalniškega kompleksa SuperKEKB je prikazano na http://www-linac.kek.jp/skekb/snapshot/dailysnap.html.

O zaključnih pripravah detektorja Belle II pa pripravljam nov blog – stay tuned!

Moje poljudno predavanje o detektorju Belle II v okviru cikla Znanost med knjigami (ZmK) 6.4.2017: posnetek dobite kot podacast pri ZnC, poročilo pa v članku Lee Udovč za STA.

Ostali blogi iz te serije: seznam je tukaj in tukaj.

Blog 'Na lovu za osnovnimi delci' – Znanost na cesti