Projekti / Programi
Napredne metode za identifikacijo hadronov pri eksperimentu Belle II
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P210 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika osnovnih delcev, kvantna teorija polja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
detektorji Čerenkova, RICH, mezoni B, redki razpadi
Raziskovalci (7)
Organizacije (3)
Povzetek
Po več kot desetih letih načrtovanja, raziskav in razvoja, oblikovanja in gradnje je detektor Belle II ob pospeševalniku za elektrone in pozitrone SuperKEKB pripravljen na obratovanje. Pospeševalnik deluje v energijskem območju resonance Upsilon (4S), kjer nastajajo pari kvantno-mehansko prepletenih mezonov B brez dodatnih delcev. Kombinacija Belle II / SuperKEKB bo s svojo izjemno zmogljivostjo omogočila iskanje novih pojavov, ki presegajo Standardni model (SM) osnovnih delcev in njihovih interakcij, in bo pri tem dopolnjevala raziskave ob Velikem hadronskem trkalniku (Large Hadron Collider, LHC).
Glavni namen raziskav z detektorjem Belle II je poiskati nove pojave z študijem izbranih zelo redkih procesov pri razpadih mezonov B in D. V zadnjem času so trije poskusi (LHCb, BaBar in Belle) zaznali odstopanja med njihovimi rezultati in napovedmi SM v določenih razredih razpadov mezonov B, ki vključujejo leptone v končnem stanju. Mednje sodijo razpadi B → D (*) tau nu v primerjavi z B → D (*) mu nu in B → D (*) e nu razpadi, pa tudi razmerje med verjetnostmi za prehoda B -) K mu mu in B -) K e + e-. Ti presenetljivi rezultati pomenijo, da je kršena enakost pri interakcijah leptonov (lepton flavour universality, LFU); rezultati so zelo zanimivi, saj je LFU eden izmed temeljev SM. Če bi ta pojav bil dokončno potrjen, bi to dramatično spremenilo naš pogled na delce in njihove interakcije. Trenutno te ugotovitve še niso dokončne zaradi relativno velikih eksperimentalnih napak. Nadaljnje študije z veliko večjimi vzorci podatkov, ki bodo zmanjšali statistično napako meritve, in z metodami, s katerimi bi zmanjšali sistematske napake, bi omogočile raziskovanje teh zelo obetavnih pojavov in iskanje podobnih efektov v povezanih procesih. Za takšen raziskovalni program je spektrometer Belle II idealna raziskovalna aparatura.
Za uspeh takšnega raziskovalnega programa so potrebne nove, zelo napredne metode za identifikacijo nabitih delcev. Te so ključnega pomena pri meritvah izjemno redkih procesov, kjer je občutljivost za morebitni prispevek nove fizike največja, saj bi z njihovo pomočjo lahko izločali ozadja, ki nastanejo zaradi drugih razpadov in so veliko bolj pogosta. Napredni sistem za identifikacijo delcev Belle II ima detektorske sisteme za ločevanje med pioni od kaoni v celotnem kinematičnem območju eksperimenta (od nekaj sto MeV/c do 4 GeV/c), kot tudi komponente za identifikacijo elektronov in muonov. Za pokritje tako širokega kinematičnega območja je naša projektna skupina v sodelovanju s fiziki iz Japonske, ZDA in Italije razvila dve vrsti naprednih detektorjev sevanja Čerenkova.
Predmet predlagane raziskave je razvoj zelo naprednih metod za identifikacijo nabitih pionov in kaonov, ki bodo izkoriščale te nove vrste detektorjev in bodo prilagojene delovanju v razmerah z visoko ravnijo ozadja, kot jo pričakujemo v detektorju Belle II od pospeševalniku SuperKEKB.
Pomen za razvoj znanosti
Poskus Belle II, v katerem nameravamo uporabiti metode, razvite v predlaganem projektu, je izjemna znanstvena aparatura na meji znanstvenih in tehnoloških zmogljivosti. Rezultati predlaganega projekta bodo prinesli napredek in nove rešitve na področju metod detekcije in omogočili nadgradnjo zelo uspešnega eksperimenta pri iskanju novih fizikalnih pojavov. Odkritje novih delcev, kot so super-simetrični partnerji znanih osnovnih delcev, bi dramatično spremenilo naše razumevanje sveta in načina, kako se je razvijalo zgodnje vesolje.
Pomen za razvoj Slovenije
The Belle II experiment, where we plan to employ the methods developed in the proposed project, is an outstanding scientific apparatus at the frontier of scientific and technological capabilities. The results of the proposed project will bring progress and new solutions in the field of detection methods, and will enable the upgrading of a very successful experiment in the search for new physics phenomena. A discovery of new particles, such as super-symmetric partners of the known elementary particles, would dramatically change our understanding of the world around us, and of the way the early Universe developed.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
