znanost 26.4.2018 14:51

Na Japonskem zagnali novi trkalnik SuperKEKB

Ljubljana, 26. aprila - V novem pospeševalniku električno nabitih osnovnih delcev SuperKEKB na inštitutu KEK v Tsukubi na Japonskem so zaznali prve trke pospešenih delcev, elektronov in pozitronov. Gre za prvi nov trkalnik, ki je pričel z delovanjem po velikem hadronskem trkalniku (LHC) v Cernu v Ženevi, ki so ga pognali pred desetimi leti.

Japonska, Tsukuba.
Veselje znanstvenikov ob prvem trku v nadzorni sobi Belle II.
Foto: Facebook Belle II Collaboration

Japonska, Tsukuba.
Diagram trkalnika SuperKEKB and detektorja Belle II.
Foto: Facebook Belle II Collaboration

Japonska, Tsukuba.
Prvi trki elektronov in pozitronov v SuperKEKB, prve reakcije, ki so jih zajeli z detektorjem Belle II.
Foto: Facebook Belle II Collaboration

Japonska, Tsukuba.
Detektor Belle II.
Foto: Arhiv P. Križana

Pospeševalnik SuperKEKB je posodobljena in bistveno bolj zmogljiva različica pospeševalnika KEK, ki je z 10-letnim delovanjem prenehal leta 2010. Od takrat so v Tsukubi načrtovali in sestavljali nov pospeševalnik, pri vzpostavitvi katerega so sodelovali tudi slovenski raziskovalci.

S trki žarkov elektronov in pozitronov v sredini detektorja Belle II, se je v sredo ob 22. uri po japonskem času zgodila zadnja, odločilna stopnja v zagonu tega trkalnika.

Med delovanjem s polno močjo bodo žarki elektronov in pozitronov trkali in pri tem proizvajali veliko število novih delcev. Delce bodo zaznavali z detektorjem Belle II, ki je po gostoti trkajočih žarkov najzmogljivejši detektor na svetu.

V skupini znanstvenikov, ki so pripravljali detektor Belle II in bodo z njim izvajali meritve, je tudi skupina slovenskih fizikov z Instituta Jožef Stefan (IJS), Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Mariboru ter Fakultete za naravoslovje Univerze v Novi Gorici.

Po besedah tehničnega koordinatorja izgradnje detektorja Belle II, profesorja na ljubljanski fakulteti za matematiko in fiziko ter raziskovalca na IJS Petra Križana, prvi zaznani trki predstavljajo "epohalni trenutek, saj bo za naslednji dogodek takega tipa treba počakati še najmanj deset let".

Pospeševalnik SuperKEKB je skupaj z detektorjem Belle II namenjen iskanju tako imenovane "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.

Z natančnimi meritvami bodo znanstveniki odkrivali znake "nove fizike", torej eksperimentalna dejstva, ki se ne ujemajo s trenutno teorijo, Standardnim modelom. Slednja namreč med drugim ne pojasni dejstva, zakaj živimo v vesolju, sestavljenem skoraj izključno iz snovi in ne anti-snovi. Pričakovane rezultate meritev bo morebiti razložila prihodnja nova teorija, ki bo popolnejša od teorije Standardnega modela.

V nasprotju z velikim hadronskim trkalnikom (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.

Kot je pojasnil Križan, fiziki za to lastnost pospeševalnika uporabljajo pojem luminoznost, ki 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".

Meritve s trkalnikom bodo po pričakovanjih potekale nekaj let, dokler ne bodo z detektorjem zabeležili okoli 50 milijard razpadov delcev, sestavljenih iz kvarkov b, imenovanih mezoni B. Na tako velikem vzorcu podatkov bodo znanstveniki lahko opravili meritve z doslej nedoseženo natančnostjo, ki bodo morda končno ponudile odgovor o prevladi snovi nad anti-snovjo v vesolju.

Slovenski znanstveniki že od začetka projekta zasedajo nekatere vodilne vloge v mednarodni skupini, ki šteje okoli 750 znanstvenikov iz 25 držav.

Poleg Križana, ki skrbi za koordinacijo priprave celotnega detektorja, v projektu sodeluje tudi profesor Samo Korpar, in sicer kot vodja skupine, ki je pripravila števec obročev Čerenkova - enega ključnih delov detektorja. Profesor Boštjan Golob pa je bil koordinator fizikalnega programa projekta.