LHCb эксперимент - LHCb experiment

Координаты: 46 ° 14′27,64 ″ с.ш. 6 ° 5′48.96 ″ в.д. / 46,2410111 ° с. Ш. 6,0969333 ° в. / 46.2410111; 6.0969333

Большой адронный коллайдер
(БАК)
LHC.svg
LHC эксперименты
АТЛАСАппарат тороидального LHC
CMSКомпактный мюонный соленоид
LHCbБАК-красота
АлисаЭксперимент на большом ионном коллайдере
ТОТЕМПолное сечение, упругое рассеяние и дифракционная диссоциация.
LHCfLHC-вперед
MoEDALДетектор монополей и экзотики на LHC
ФАЗЕРЭксперимент по поиску ForwArd
Предускорители LHC
p и PbЛинейные ускорители для протоны (Linac 2) и Свинец (Linac 3)
(не отмечен)Протонный синхротронный ускоритель
PSПротонный синхротрон
СПССупер протонный синхротрон

В LHCb (Красота Большого адронного коллайдера) является одним из восьми экспериментов с детекторами физики элементарных частиц, собирающих данные на Большой адронный коллайдер в ЦЕРН. LHCb - специализированный b-физика эксперимент, предназначенный в первую очередь для измерения параметров Нарушение CP во взаимодействиях b-адроны (тяжелые частицы, содержащие нижний кварк ). Такие исследования могут помочь объяснить асимметрия вещества-антивещества Вселенной. Детектор также может выполнять измерения производственных сечений, экзотический адрон спектроскопия, очарование физика и электрослабый физика в передней области. Коллаборация LHCb, которая построила, оперирует и анализирует данные эксперимента, состоит примерно из 1260 человек из 74 научных институтов, представляющих 16 стран.[1] Крис Паркс[2] преуспел 1 июля 2020 г. в качестве представителя сотрудничества Джованни Пассалева (официальный представитель 2017-2020 гг.).[3] Эксперимент расположен в точке 8 туннеля LHC недалеко от Ферней-Вольтер, Франция прямо через границу от Женева. Маленький) MoEDAL эксперимент разделяет ту же пещеру.

Физические цели

Эксперимент имеет обширную физическую программу, охватывающую многие важные аспекты тяжелого аромата (как красота и очарование), электрослабое и квантовая хромодинамика (КХД) физика. Было идентифицировано шесть ключевых измерений с участием B-мезонов. Они описаны в дорожной карте.[4] которые составляют основную физическую программу для первого высокоэнергетического LHC, работающего в 2010–2012 гг. Они включают:

  • Измерение коэффициента ветвления редкого Bs → μ+ μ− распад.
  • Измерение прямой и обратной асимметрии пары мюонов в изменяющий аромат нейтральный ток Bd → K* μ+ μ− распад. Такой нейтральный ток, изменяющий аромат, не может возникнуть на уровне дерева в Стандартная модель физики элементарных частиц, и происходит только через прямоугольные и петлевые диаграммы Фейнмана; свойства распада могут быть сильно изменены новой физикой.
  • Измерение Нарушение CP фаза распада Bs → J / ψ φ, вызванное интерференцией распадов с и без Bs колебания. Эта фаза является одной из наблюдаемых CP с наименьшей теоретической неопределенностью Стандартная модель, и может быть значительно изменен с помощью новой физики.
  • Измерительные свойства радиационных распадов B, т.е. распада B-мезона с фотонами в конечных состояниях. В частности, это снова изменяющий аромат нейтральный ток распадается.
  • Определение уровня дерева треугольник унитарности угол γ.
  • Бесчеловечный заряженный двухчастичный B распадается.

Детектор LHCb

Тот факт, что два b-адрона преимущественно рождаются в одном переднем конусе, используется в схеме детектора LHCb. Детектор LHCb - это одна рука вперед спектрометр с полярным угловым покрытием от 10 до 300 миллирадианы (мрад) в горизонтальной и 250 мрад в вертикальной плоскости. В асимметрия между горизонтальной и вертикальной плоскостями определяется большой дипольный магнит с основной компонентой поля в вертикальном направлении.

Логотип коллаборации LHCb

Детектор LHCb вдоль плоскости изгиба

Подсистемы

Вершинный детектор (VELO) построен вокруг области взаимодействия протонов.[5][6] Он используется для измерения траекторий частиц вблизи точки взаимодействия, чтобы точно разделить первичные и вторичные вершины.

Детектор работает на расстоянии 7 миллиметров (0,28 дюйма) от луча LHC. Это подразумевает огромный поток частиц; VELO был разработан, чтобы выдерживать интегральную плотность энергии более 1014 п / см2 в год сроком около трех лет. Детектор работает в вакуум и охлаждается примерно до -25 ° C (-13 ° F) с использованием двухфазного CO2 система. Данные детектора VELO усиливаются и считываются Жук ASIC.

ВЕЛО

  • Локатор вершин (VELO) во время строительства.

  • Один элемент VELO

Детектор РИЧ-1 (Кольцевой черенковский детектор ) находится сразу после вершинного детектора. Он используется для идентификация частиц низко-импульс треки.

Основная система слежения размещается до и после дипольного магнита. Он используется для реконструировать траектории заряжен частиц и измерить их импульсы. Трекер состоит из трех субдетекторов:

  • Tracker Turicensis, кремниевый полосовой детектор, расположенный перед дипольным магнитом LHCb.
  • Внешний трекер. Детектор на основе соломенной трубки, расположенный после дипольного магнита, закрывающего внешнюю часть приемного устройства.
  • Inner Tracker, детектор на основе кремниевой ленты, расположенный после дипольного магнита, закрывающий внутреннюю часть приемного устройства детектора.

Следом за системой слежения идет РИЧ-2. Это позволяет идентифицировать тип частиц треков с большим импульсом.

В электромагнитный и адронный калориметры обеспечить измерения энергия из электроны, фотоны, и адроны. Эти измерения используются при уровень срабатывания для идентификации частиц с большим поперечным импульсом (частицы с высоким содержанием Pt).

Мюонная система используется для идентификации и триггер на мюоны в событиях.

Результаты

Во время протон-протонного сеанса 2011 г. LHCb зарегистрировал светимость 1 фбн.−1 при энергии 7 ТэВ. В 2012 году около 2 фб−1 был собран при энергии 8 ТэВ.[7] Эти наборы данных позволяют совместной работе выполнять физическую программу прецизионных испытаний Стандартной модели с множеством дополнительных измерений. Анализ привел к доказательству изменяющий аромат нейтральный ток распад Bs → μ μ.[8] Это измерение влияет на пространство параметров суперсимметрия. Комбинация с Компактный мюонный соленоид (CMS) данные из завершенного сеанса 8 ТэВ позволили точно измерить долю ветвления от странного b-мезона до димюона. CP-нарушение изучалось в различных системах частиц, таких как Bs, Каоны и D0.[9] Новые барионы Xi наблюдались в 2014 г.[10] Анализ распада нижние лямбда-барионы (Λ0
б) в эксперименте LHCb также выявили очевидное существование пентакварки,[11][12] в том, что было описано как «случайное» открытие.[13]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Организация LHCb».
  2. ^ Ана Лопес (30.06.2020). «Новый представитель коллаборации LHCb». ЦЕРН. Получено 2020-07-03.
  3. ^ "Джованни Пассалева". LHCb, ЦЕРН. Получено 2020-07-03.
  4. ^ Б. Адева и др. (Коллаборация LHCb) (2009). «Дорожная карта для избранных ключевых измерений LHCb». arXiv:0912.4179 [hep-ex ].
  5. ^ [1], LHCb VELO (из группы VELO)
  6. ^ [2], VELO Public Pages
  7. ^ "Бег светимости1". Получено 14 декабря 2017., 2012 Графики светимости LHC
  8. ^ R Aaij et al. (Коллаборация LHCb) (2013). "Первое свидетельство распада Bs→ μ+μ−". Письма с физическими проверками. 110 (2): 021801. arXiv:1211.2674. Bibcode:2013ПхРвЛ.110б1801А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.110.021801. PMID  23383888.
  9. ^ "Поиск в ArXiv".
  10. ^ «Эксперимент LHCb обнаруживает две новые барионные частицы, которых раньше не было». 19 ноя 2014.
  11. ^ "Наблюдение за частицами, состоящими из пяти кварков, состояний пентакварк-чармоний, наблюдаемых в Λ0
    б    → J / ψpK− распадается "    . ЦЕРН / LHCb. 14 июля 2015 г.. Получено 2015-07-14.
  12. ^ R. Aaij et al. (Коллаборация LHCb) (2015). "Наблюдение резонансов J / ψp, согласующихся с состояниями пентакварков в Λ0
    б    → J / ψK−p распадается ». Письма с физическими проверками. 115 (7): 072001. arXiv:1507.03414. Bibcode:2015ПхРвЛ.115г2001А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.115.072001. PMID  26317714.
  13. ^ Г. Амит (14 июля 2015 г.). «Открытие пентакварка на LHC показывает долгожданную новую форму материи». Новый ученый. Получено 2015-07-14.

внешние ссылки