SuperKEKB

SuperKEKB ^{[ 1 ]} es un colisionador de partículas ubicado en KEK ^{[ 2 ]} ( Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía ) en Tsukuba , Prefectura de Ibaraki , Japón . SuperKEKB colisiona electrones con positrones a una energía en el centro de momento cercana a la masa de la resonancia γ(4S), lo que lo convierte en una fábrica de mesones B de segunda generación para el experimento Belle II . El acelerador es una mejora del acelerador KEKB , que proporciona aproximadamente 40 veces más luminosidad , ^{[ 3 ]} debido principalmente a imanes de enfoque cuadrupolares superconductores . ^{[ 1 ]} El acelerador logró "primeros giros" (primera circulación de haces de electrones y positrones) en febrero de 2016. ^{[ 4 ]} Las primeras colisiones ocurrieron el 26 de abril de 2018. ^{[ 5 ]} A las 20:34 del 15 de junio de 2020, SuperKEKB logró la mayor luminosidad instantánea del mundo para un acelerador de haces colisionantes, estableciendo un récord de 2,22 × 10 ³⁴ cm ⁻² s ⁻¹ . ^{[ 6 ]}

El diseño de SuperKEKB reutiliza muchos componentes de KEKB. ^{[ 1 ]} En operación normal, SuperKEKB colisiona electrones a 7 GeV con positrones a 4 GeV ^{[ 3 ]} (en comparación con KEKB a 8 GeV y 3,5 GeV respectivamente). La energía del centro de momento de las colisiones está, por lo tanto, en la masa de la resonancia γ(4S) (10,58 GeV/c ² ). ^{[ 7 ]} El acelerador también realizará ejecuciones cortas a energías de otras resonancias γ , para obtener muestras de otros mesones B y bariones. ^{[ 1 ]} La asimetría en la energía del haz proporciona un impulso de Lorentz relativista a las partículas de mesón B producidas en la colisión. La dirección del haz de mayor energía determina la dirección 'hacia adelante', y eso afecta el diseño de gran parte del detector Belle II .

Al igual que KEKB , SuperKEKB consta de dos anillos de almacenamiento: uno para el haz de electrones de alta energía (el Anillo de Alta Energía, HER) y otro para el haz de positrones de menor energía (el Anillo de Baja Energía, LER). El acelerador tiene una circunferencia de 3016 m con cuatro secciones rectas y salas experimentales en el centro de cada una, llamadas "Tsukuba", "Oho", "Fuji" y "Nikko". ^{[ 3 ]} El experimento Belle II está ubicado en el único punto de interacción en la Sala Tsukuba. ^{[ 8 ]}

La luminosidad objetivo para SuperKEKB es de 6,5 × 10³⁵ ^cm⁻² s⁻¹ ^{, lo} que es 30 veces mayor que la luminosidad en KEKB . ^{[ 9 ]} La mejora se debe principalmente a un esquema denominado "nanohaz", propuesto originalmente ^{[ 10 ]} para el experimento cancelado ^{[ 11 ]} SuperB . En el esquema de nanohaz en SuperKEKB, los haces se comprimen en la dirección vertical y el ángulo de cruce aumenta, lo que reduce el área de cruce. ^{[ 1 ]} La luminosidad aumenta aún más en un factor de dos, debido a una corriente de haz mayor que en KEKB. ^{[ 1 ]} El enfoque y el ángulo de cruce se logran mediante dos nuevos imanes cuadrupolares superconductores en el punto de interacción ^{[ 1 ]} que se instalaron en febrero de 2017. ^{[ 12 ]}

El 15 de junio de 2020, SuperKEKB estableció un nuevo récord mundial de luminosidad instantánea máxima para un acelerador de haces colisionantes: 2,22 × 10³⁴ ^{cm⁻² s⁻¹} . ^{El récord} mundial anterior, de 2,14 × 10³⁴ ^{cm⁻² s⁻¹} , fue alcanzado por el LHC en 2018. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Desde entonces, SuperKEKB ha mejorado su propio récord, alcanzando 5,1 × 10³⁴ ^{cm⁻² s⁻¹} en ^diciembre de 2024. ^{[ 15 ]}

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