Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Máy dò Belle II đã khởi đầu thành công tại Nhật Bản. Kể từ ngày 25 tháng 3 năm 2019, thiết bị đã đo các va chạm hạt đầu tiên, được tạo ra trong máy gia tốc SuperKEKB được hiện đại hóa. Bộ đôi mới tạo ra số lần va chạm nhiều hơn 50 lần so với người tiền nhiệm. Sự gia tăng lớn trong dữ liệu có thể đánh giá có nghĩa là không có cơ hội lớn hơn để tìm hiểu lý do tại sao có sự mất cân bằng giữa vật chất và chống vật chất trong Vũ trụ.
Máy dò Belle II đã khởi đầu thành công tại Nhật Bản. Kể từ ngày 25 tháng 3 năm 2019, thiết bị đã đo các va chạm hạt đầu tiên, được tạo ra trong máy gia tốc SuperKEKB được hiện đại hóa. Bộ đôi mới tạo ra số lần va chạm nhiều hơn 50 lần so với người tiền nhiệm. Sự gia tăng lớn trong dữ liệu có thể đánh giá có nghĩa là không có cơ hội lớn hơn để tìm hiểu lý do tại sao có sự mất cân bằng giữa vật chất và chống vật chất trong Vũ trụ.
Trong thí nghiệm Belle II, các electron và các hạt chống của chúng, các positron, bị va chạm. Điều này dẫn đến việc tạo ra các meson B, các cặp vợ chồng bao gồm một quark và một quark. Trong các thí nghiệm trước đó (Belle và BaBar), các nhà khoa học đã có thể quan sát thấy các meson B và meson chống B phân rã ở các tốc độ khác nhau (1).
Hiện tượng này được gọi là vi phạm CP (2). Nó đưa ra một định hướng khi đặt câu hỏi tại sao Vũ trụ hầu như không chứa vật chất – mặc dù sau Vụ nổ lớn, cả hai dạng vật chất đều phải có mặt với số lượng bằng nhau.
Belle II sẽ khám phá vật lý mới?
“Tuy nhiên, sự bất đối xứng quan sát được cho đến nay là quá nhỏ để giải thích sự thiếu chất chống lại”, Hans-Günther Moser từ Viện Vật lý Max Planck nói. “Đó là lý do tại sao chúng tôi đang tìm kiếm một cơ chế mạnh hơn mà vẫn chưa được biết đến cho đến nay sẽ phá vỡ ranh giới của ‘mô hình vật lý hạt tiêu chuẩn’ đã được sử dụng cho đến nay. Tuy nhiên, để tìm ra vật lý mới này và cung cấp thống kê bằng chứng cho điều đó, các nhà vật lý phải thu thập và đánh giá nhiều dữ liệu hơn nhiều so với những gì họ đã làm cho đến nay. “
Với nhiệm vụ này, máy gia tốc KEK trước đây và Belle – hoạt động từ năm 1999 đến 2010 – đã được hiện đại hóa hoàn toàn. Hiện tại họ đang được điều hành dưới cái tên Belle II và SuperKEKB. Sự phát triển mới quan trọng là độ sáng tăng gấp 40 lần, số lượng va chạm hạt trên một đơn vị diện tích.
Với mục đích này, các nhà khoa học và kỹ thuật viên đã giảm đáng kể cấu hình của chùm hạt; đồng thời, có thể tăng gấp đôi số chùm hạt bắn trong tương lai. Do đó, xác suất các hạt thực sự có thể va vào nhau tăng lên đáng kể. Bằng cách này, các nhà khoa học sẽ có lượng dữ liệu gấp 50 lần để đánh giá trong tương lai.
Ghi chính xác cao các rãnh hạt
Tuy nhiên, lượng dữ liệu bổ sung đưa ra những thách thức lớn khi nói đến chất lượng phân tích được cung cấp bởi máy dò. Sau vụ va chạm hạt, các meson B phân rã chỉ 0,1 mm trên một chuyến bay trung bình. Điều này có nghĩa là các máy dò phải hoạt động rất nhanh và chính xác. Điều này được đảm bảo bởi một máy dò đỉnh pixel có độ nhạy cao, một phần lớn được phát triển và chế tạo tại Viện Vật lý Max Planck và phòng thí nghiệm bán dẫn của Hiệp hội Max Planck. Máy dò có tổng cộng 8 triệu pixel và cung cấp 50.000 hình ảnh mỗi giây.
“Một số công nghệ đặc biệt được tích hợp vào bộ phát hiện đỉnh pixel”, Moser giải thích. “Khi các gói hạt mới được đưa vào SuperKEKB, ban đầu tạo ra một nền rất lớn, chúng ta có thể làm mù máy dò trong khoảng 1 micro giây. Điều này có nghĩa là các tín hiệu không liên quan có thể bị chặn.” Ngoài ra, các cảm biến dò không dày hơn tóc người, với chiều rộng chỉ 75 micromet. Các nhà vật lý hy vọng rằng theo cách này, họ có thể ngăn chặn các hạt bị phân tán trong khi đi qua vật chất.
Việc bắt đầu hoạt động đo lường sẽ đánh dấu sự kết thúc của một dự án xây dựng lớn. Trong chín năm, các nhà khoa học và kỹ sư đã làm việc về việc chuyển đổi và hiện đại hóa máy dò. Cuộc chạy hiện đã bắt đầu sẽ tiếp tục cho đến ngày 1 tháng 7 năm 2019. SuperKEKB và Belle II sẽ khởi động lại vào tháng 10 năm 2019 sau một thời gian tạm dừng để bảo trì.
(1) Năm 2008, các giáo sư Nhật Bản Makoto Kobayashi và Toshi leather Maskawa đã giành giải thưởng Nobel về Vật lý cho khám phá này.
(2) Tính phí / chẵn lẻ
(3) Máy dò đỉnh pixel được phát triển và xây dựng bởi 11 tổ chức nghiên cứu: Excellence Cluster Universe, DESY, Phòng thí nghiệm bán dẫn của Hiệp hội Max Planck, Ludwig-Maximilians-Universitaet Muenchen, Viện Công nghệ Karlsruhe, Viện Vật lý, Kỹ thuật Max-Planck Đại học Munich, Đại học Bon, Đại học Giessen, Đại học Goettingen, Đại học Heidelberg.
Phí / chẵn lẻ
Máy dò đỉnh pixel được phát triển và xây dựng bởi 11 tổ chức nghiên cứu: Excellence Cluster Universe, DESY, Phòng thí nghiệm bán dẫn của Hiệp hội Max Planck, Ludwig-Maximilians-Universitaet Muenchen, Viện Công nghệ Karlsruhe, Viện Vật lý Max-Planck, Đại học Kỹ thuật Munich , Đại học Bon, Đại học Giessen, Đại học Goettingen, Đại học Heidelberg.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Vật lý Max Planck . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.