В конце апреля 2018 года в международном научном центре KEK (Цукуба, Япония) произошло первое столкновение электронов и позитронов в суперколлайдере SuperKEKB. В точке столкновения их пучков установлен детектор Belle-II, самая большая подсистема которого создана при участии исследователей из Физического института РАН и Лаборатории физики высоких энергий МФТИ. Он впервые за время своего существования зарегистрировал процесс аннигиляции материи и антиматерии, в результате которой образовались новые частицы, в том числе содержащие пары b-анти-b кварков. О происходящем сообщает сайт Физического института РАН.
Новый детектор Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB был спроектирован и построен международной коллабораций, включающей более 750 ученых из 25 стран. Физики Лаборатории тяжелых кварков и лептонов ФИАН являются членами международных коллабораций Belle и Belle-II. При их непосредственном участии создана самая большая по площади подсистема Belle-II — торцевой детектор для регистрации мюонов и долгоживущих нейтральных каонов.
По сравнению с предыдущим детектором новый Belle-II обладает значительными преимуществами и позволяет детектировать и реконструировать события с существенно большей частотой за счет рекордной светимости коллайдера SuperKEKB, превышающей светимость коллайдера KEKB в 40 раз. За десятилетие запланированной работы новой системы она, по расчетам, зарегистрирует более 50 миллиардов событий, содержащих пары B-анти-B-мезонов, что в 50 раз превышает все данные проекта KEKB/Belle.
Ключевой задачей суперколлайдера SuperKEKB совместно с детектором Belle-II будет поиск так называемой Новой физики — такой, что лежит за пределами Стандартной модели и за пределами того, что известно физикам сегодня. Коллайдер будет делать это с помощью измерения редких распадов элементарных частиц, содержащих прелестные и очарованные кварки, а также с помощью исследования распадов тау-лептонов. К основным задачам эксперимента Belle-II относятся поиск новых, до сих пор неизвестных частиц, образующихся при таких распадах, и причин доминирования материи над антиматерией, наблюдаемого в нашей Вселенной.
По расчетам, исходное количество материи и антиматерии должно было быть одинаковым, но если бы так и случилось, то они бы просто взаимно аннигилировались и во Вселенной остались бы одни фотоны. В действительности, однако, во Вселенной есть материя помимо фотонов, благодаря чему существуют звезды, планеты и жизнь. Причины такого неравенства, из-за которого антиматерии было недостаточно для аннигиляции с обычной материей, — один из важнейших нерешенных вопросов в современной физике.
В марте 2018 года KEK начал новый этап запуска асимметричного электронно-позитронного коллайдера SuperKEKB с новой, чрезвычайно сложной системой сверхпроводящих фокусирующих магнитов и с детектором Belle-II, установленным в точке взаимодействия пучков частиц, разгоняемых коллайдером. Впервые пучок электронов с энергией 7 гигаэлектронвольт был успешно запущен и сохранен в высокоэнергетическом кольце 21 марта, а пучок позитронов с энергией 4 гигаэлектронвольта в низкоэнергетическом кольце суперколлайдера — 31 марта 2018 года. С тех пор особо тонкая настройка сталкивающихся пучков ускорителя в точке взаимодействия детектора Belle-II продолжалась в течение нескольких недель.
В отличие от Большого адронного коллайдера в ЦЕРН (Женева, Швейцария), являющегося ускорителем с самой высокой энергией сталкивающихся протонов, электрон-позитронный суперколлайдер SuperKEKB спроектирован для достижения рекордной светимости. Сегодня SuperKEKB является мировым лидером по светимости, достигаемой на ускорителях.