Experimento de Belle

El experimento Belle fue un experimento de física de partículas llevado a cabo por la Colaboración Belle , una colaboración internacional de más de 400 físicos e ingenieros, en la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía ( KEK ) en Tsukuba , Prefectura de Ibaraki , Japón . El experimento se desarrolló entre 1999 y 2010. ^{[ 1 ]}

El detector Belle estaba ubicado en el punto de colisión del colisionador de electrones y positrones de energía asimétrica , KEKB . Belle en KEKB junto con el experimento BaBar en el acelerador PEP-II en SLAC eran conocidos como las fábricas B porque colisionaban electrones con positrones a la energía del centro de momento igual a la masa de la resonancia ϒ (4S) que decae en pares de mesones B.

El detector Belle era un detector de partículas multicapa hermético con una gran cobertura de ángulo sólido , localización del vértice con una precisión del orden de decenas de micrómetros (proporcionada por un detector de vértice de silicio), buena distinción entre piones y kaones en el rango de momentos de 100 MeV/c a unos pocos GeV/c (proporcionada por un detector Cherenkov ) y un calorímetro electromagnético con una precisión de unos pocos por ciento (hecho de cristales centelleadores de CsI ( Tl ) ).

El experimento Belle II es una mejora de Belle que fue aprobada en junio de 2010 y comenzó a operar en 2018. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Belle II está ubicado en SuperKEKB (un acelerador KEKB mejorado ) que ofrece un aumento de 40 veces en la luminosidad instantánea con respecto a su predecesor. ^{[ 4 ]}

El experimento fue motivado por la búsqueda de la violación de CP . ^{[ 5 ]} Sin embargo, el experimento también realizó estudios exhaustivos de desintegraciones raras, búsquedas de partículas exóticas y mediciones de precisión de las propiedades de los mesones D y las partículas tau . ^{[ 1 ]} El experimento ha dado como resultado casi 300 publicaciones en revistas de física.

Los aspectos más destacados del experimento Belle incluyen:

• una observación de una gran violación de CP en el sistema de mesones B neutros ^{[ 6 ]}
• medición de la fracción de ramificación de inclusivo${\displaystyle B\to X_{s}\gamma }$desintegraciones ^{[ 7 ]}
• observación de la${\displaystyle b\to sl^{+}l^{-}}$transición con${\displaystyle B\to Kl^{+}l^{-}}$^{[ 8 ]} y${\displaystyle B\to K^{*}l^{+}l^{-}}$^{[ 9 ]}
• medición de${\displaystyle \phi _{3}}$usando el${\displaystyle B\to DK,D\to K_{S}\pi ^{+}\pi ^{-}}$Diagrama de Dalitz ^{[ 1 ]}
• Medición de los elementos de la matriz de mezcla de quarks CKM${\displaystyle |V_{ub}|}$y${\displaystyle |V_{cb}|}$^{[ 1 ]}
• observación de violación directa de CP en${\displaystyle B^{0}\to \pi ^{+}\pi ^{-}}$^{[ 10 ]} y${\displaystyle B^{0}\to K^{-}\pi ^{+}}$^{[ 11 ]}
• observación de${\displaystyle b\to d}$transiciones ^{[ 12 ]}
• evidencia para${\displaystyle B\to \tau \nu }$^{[ 13 ]}
• observaciones de varias partículas nuevas, incluida la X(3872) ^{[ 14 ]}

El acelerador KEKB era la máquina de mayor luminosidad del mundo en ese momento. Una gran fracción de los datos se recolectó en el ϒ (4S). La luminosidad instantánea superó2,11 × 10 ³⁴  cm ⁻² ·s ⁻¹ . La luminosidad integrada recogida en la masa ϒ (4S) fue aproximadamente710 fb ⁻¹  (correspondiente a 771 millones de pares de mesones B B ). Aproximadamente el 10% de los datos se registraron por debajo de la resonancia ϒ (4S) para estudiar los fondos. Además, KEKB realizó ejecuciones especiales en la resonancia ϒ (5S) para estudiar Bmesones _s, así como en lasϒ(1S),ϒ(2S)yϒ(3S)para buscar evidencia demateria oscuray elbosón de Higgs. Las muestras deϒ(1S),ϒ(2S)yϒ(5S)recolectadas por Belle son las muestras más grandes del mundo disponibles.

• Fábrica B
• Oscilación B – B

• Sitio web oficial de Belle
• Sitio web de colaboración de Belle II
• Sitio web público de Belle II
• Registro del experimento KEK-BF-BELLE en INSPIRE-HEP

36°09′28″N 140°04′31″E / 36.15778°N 140.07528°E / 36.15778; 140.07528