Belle II 実験

Belle II 実験

Belle II 実験は、国際共同で実施されている素粒子物理学のプロジェクトであり、主に日本の高エネルギー加速器研究機構が中心となっています。このプロジェクトは、SuperKEKBと呼ばれる加速器とBelle II測定器を用いて、B中間子におけるCP対称性の破れを精密に測定し、未知の物理法則の探索を目指しています。世界23カ国から約700人の研究者が参加する日本最大級の素粒子実験となっており、多くの期待が寄せられています。

目的と期待

Belle II 実験の主要な目的は、前身であるBelle実験と比較して、加速器の性能を大幅に向上させ、取得データ量を増加させることです。具体的には、加速器の性能は40倍、データ取得量は50倍を目指しています。このような大規模なデータ取得により、稀にしか発生しない素粒子反応の測定確率を高めることができ、新たな物理法則や新粒子の発見が期待されているのです。

他の著名な素粒子実験と比較すると、例えばCERNのLHCは高エネルギー領域での実験であるのに対し、Belle II は高精度の領域で実施されます。新物理の探索を行う上で、Belle II 実験の観測データは、富岳スーパーコンピュータを利用して標準模型の精密検証にも役立つとして注目されています。

実施の歴史

2010年、Belle実験がデータ取得を終了した後、Belle II 実験に向けた改良作業がすぐに開始されました。この実験はPhase1、Phase2、Phase3のステージで進められています。2018年4月26日には、電子と陽電子の衝突が成功裏に観測され、重要なハドロン事象やBhabha散乱が確認されました。さらに、2019年3月11日からはBelle II測定器を利用した本格的な運用がスタートしています。

2019年12月3日、Belle II 実験は瞬間ルミノシティが10^{34} cm^{-2}s^{-1}に達し、これは過去の素粒子実験の中でもわずか4つのプロジェクトでしか達成されていない記録的な成果です。このことから、Belle II 実験は現在のところ順調に進行していることが確認されます。

検出器について

Belle II 実験には、いくつかの重要な検出器が使用されています。まず、最内層には崩壊点位置検出器があり、B中間子などの崩壊点を測定します。この構造は6層から成り、内2層はピクセル型検出器（PXD）、外4層はシリコンバーテックス検出器（SVD）で構成されています。

次に、中央飛跡検出器（CDC）があり、荷電粒子の運動量やエネルギー損失を測定するために使用されています。さらに、荷電粒子を識別するための粒子識別装置が（ARICH）やTOPカウンターもあり、これらは粒子が光速に近い速度で通過する際に発生するチェレンコフ光を利用します。また、電磁カロリメータ（ELC）では、粒子のエネルギーを測定するため、粒子がシンチレーターに入射する際に生じる電磁シャワーが活用されます。

最後に、ミュー粒子・中性K中間子検出器はKLMと呼ばれ、ミュー粒子の検出及びミュー粒子に質量の似た荷電パイ中間子の識別とK０L粒子の検出を目的に設計されています。

これらの多様な検出器と高性能な加速器を利用することで、Belle II実験は新しい科学の発見を促進しています。未来の物理学の進展に寄与するため、多くの研究者が連携し、ここから生まれるデータと成果に期待がかかっています。

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