Belle-Experiment: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 22. Oktober 2020, 15:59 Uhr

36.157777777778140.075Koordinaten: 36° 9′ 28″ N, 140° 4′ 30″ O

Der Belle-Detektor am KEKB.

Das Belle-Experiment befand sich im japanischen Forschungszentrum für Teilchenphysik KEK und beschäftigte sich mit B-Physik. Von 1999 bis 2010 wurden dabei insgesamt 772 Millionen Zerfälle von B-Mesonen aufgezeichnet und ausgewertet. Ein vergleichbares Experiment, das BaBar-Experiment, befand sich in den USA. Nach dem Ende der Datennahme wurde der Detektor zu Belle II umgebaut, das seit 2018 läuft.

Das Belle-Experiment hat über vierhundert wissenschaftliche Ergebnisse publiziert, darunter

die Entdeckung der CP-Verletzung, das heißt der Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie, im B-Mesonen-System.^[1] Diese Beobachtung hat gezeigt, dass sich CP-Verletzung in der Natur in mehr als einem teilchenphysikalischen System manifestiert, nämlich mindestens im K-Mesonen-System und im B-Mesonen-System.

die Entdeckung von neuen Pinguin-Zerfällen, insbesondere $B\to Kl^{+}l^{-}$ ^[2] und $b\to d\gamma$ .^[3] Pinguin-Zerfälle sind eine Möglichkeit, nach neuen, bisher unbeobachteten Teilchen zu suchen, die nicht im Standardmodell vorkommen.

die Entdeckung mehrerer Tetraquark-Kandidaten, wie das X(3872)^[4] und das Z(4430).^[5] Letzteres trägt eine elektrische Ladung und wird daher oft als das erste, zweifelsfrei mit einem Experiment nachgewiesene Hadron angesehen, welches mit einer Minimalkonfiguration von vier Quarks aufgebaut sein muss, und deswegen weder ein Meson noch ein Baryon darstellen kann.^[6]

Einer der Physik-Nobelpreise 2008 erging an Makoto Kobayashi, den früheren Direktor der INPS-Abteilung (Institute of Particle and Nuclear Studies) des KEK. Ausdrücklich erwähnt wurde in der Begründung für die Preisverleihung das Belle-Experiment, das maßgeblich zur Bestätigung der theoretischen Vorhersagen von Kobayashi und anderen beigetragen hat.

Weblinks

Website des Belle-Experimentes (englisch/japanisch)
Website der deutschen Sektion von Belle und Belle II

Einzelnachweise

↑ K. Abe u. a. (Belle Collaboration): Observation of Large $$ CP $$ Violation in the Neutral $$ B $$ Meson System (Artikelnr. 091802). In: Physical Review Letters. Bd. 87, Nr. 9, 2001 (doi:10.1103/PhysRevLett.87.091802).
↑ K. Abe u. a. (Belle Collaboration): Observation of the Decay $B\to Kl^{+}l^{-}$ (Artikelnr. 021801). In: Physical Review Letters. Bd. 88, Nr. , 2003 (doi:10.1103/PhysRevLett.88.021801).
↑ D. Mohapatra u. a. (Belle Collaboration): Observation of $b\to d\gamma$ and Determination of $|V_{td}/V_{ts}|$ (Artikelnr. 221601). In: Physical Review Letters. Bd. 96, Nr. 22, 2006 (doi:10.1103/PhysRevLett.96.221601).
↑ S.-K. Choi u. a. (Belle Collaboration): Observation of a Narrow Charmoniumlike State in Exclusive $B^{\pm }\to K^{\pm }\pi ^{+}\pi ^{-}J/\psi$ Decays (Artikelnr. 262001). In: Physical Review Letters. Bd. 91, Nr. 26, 2003 (doi:10.1103/PhysRevLett.91.262001).
↑ S.-K. Choi u. a. (Belle Collaboration): Observation of a Resonancelike Structure in the $\pi ^{+-}\psi '$ Mass Distribution in Exclusive $B\to \pi ^{+-}\psi '$ Decays (Artikelnr. 142001). In: Physical Review Letters. Bd. 100, Nr. 14, 2008 (doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001).
↑ Ein neuer Exot im Teilchenzoo bei Spektrum der Wissenschaft, 19. September 2014

[1] K. Abe u. a. (Belle Collaboration): Observation of Large $$ CP $$ Violation in the Neutral $$ B $$ Meson System (Artikelnr. 091802). In: Physical Review Letters. Bd. 87, Nr. 9, 2001 (doi:10.1103/PhysRevLett.87.091802).

[2] K. Abe u. a. (Belle Collaboration): Observation of the Decay $B\to Kl^{+}l^{-}$ (Artikelnr. 021801). In: Physical Review Letters. Bd. 88, Nr. , 2003 (doi:10.1103/PhysRevLett.88.021801).

[3] D. Mohapatra u. a. (Belle Collaboration): Observation of $b\to d\gamma$ and Determination of $|V_{td}/V_{ts}|$ (Artikelnr. 221601). In: Physical Review Letters. Bd. 96, Nr. 22, 2006 (doi:10.1103/PhysRevLett.96.221601).

[4] S.-K. Choi u. a. (Belle Collaboration): Observation of a Narrow Charmoniumlike State in Exclusive $B^{\pm }\to K^{\pm }\pi ^{+}\pi ^{-}J/\psi$ Decays (Artikelnr. 262001). In: Physical Review Letters. Bd. 91, Nr. 26, 2003 (doi:10.1103/PhysRevLett.91.262001).

[5] S.-K. Choi u. a. (Belle Collaboration): Observation of a Resonancelike Structure in the $\pi ^{+-}\psi '$ Mass Distribution in Exclusive $B\to \pi ^{+-}\psi '$ Decays (Artikelnr. 142001). In: Physical Review Letters. Bd. 100, Nr. 14, 2008 (doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001).

[6] Ein neuer Exot im Teilchenzoo bei Spektrum der Wissenschaft, 19. September 2014

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-Das '''Belle-Experiment''' befindet sich im japanischen Forschungszentrum für Teilchenphysik [[KEK (Forschungszentrum)|KEK]] und beschäftigt sich mit [[B-Physik]]. Von 1999 bis 2010 wurden dabei insgesamt 772 Millionen Zerfälle von [[B-Meson]]en aufgezeichnet und ausgewertet. Ein vergleichbares Experiment, das [[BaBar-Experiment]], befand sich in den USA.
+Das '''Belle-Experiment''' befand sich im japanischen Forschungszentrum für Teilchenphysik [[KEK (Forschungszentrum)|KEK]] und beschäftigte sich mit [[B-Physik]]. Von 1999 bis 2010 wurden dabei insgesamt 772 Millionen Zerfälle von [[B-Meson]]en aufgezeichnet und ausgewertet. Ein vergleichbares Experiment, das [[BaBar-Experiment]], befand sich in den USA. Nach dem Ende der Datennahme wurde der Detektor zu [[Belle-II-Experiment|Belle II]] umgebaut, das seit 2018 läuft.
 Das Belle-Experiment hat über vierhundert wissenschaftliche Ergebnisse publiziert, darunter
-* die Entdeckung der [[CP-Verletzung]], das heißt der Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und [[Antimaterie]], im [[B-Meson]]en-System.<ref>K.&nbsp;Abe u.a. (Belle Collaboration): ''Observation of Large <math>CP</math> Violation in the Neutral <math>B</math> Meson System'' (Artikelnr. 091802). In: ''[[Physical Review Letters]].'' Bd.&nbsp;87, Nr.&nbsp;9, 2001 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.87.091802]]).</ref> Diese Beobachtung hat gezeigt, dass sich CP-Verletzung in der Natur in mehr als einem teilchenphysikalischen System manifestiert, nämlich mindestens im [[K-Meson]]en-System und im B-Mesonen-System.
+* die Entdeckung der [[CP-Verletzung]], das heißt der Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und [[Antimaterie]], im [[B-Meson]]en-System.<ref>K.&nbsp;Abe u.&nbsp;a. (Belle Collaboration): ''Observation of Large <math>CP</math> Violation in the Neutral <math>B</math> Meson System'' (Artikelnr. 091802). In: ''[[Physical Review Letters]].'' Bd.&nbsp;87, Nr.&nbsp;9, 2001 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.87.091802]]).</ref> Diese Beobachtung hat gezeigt, dass sich CP-Verletzung in der Natur in mehr als einem teilchenphysikalischen System manifestiert, nämlich mindestens im [[K-Meson]]en-System und im B-Mesonen-System.
-* die Entdeckung von neuen [[Pinguin-Diagramm|Pinguin-Zerfällen]], insbesondere <math>B \to K l^+ l^-</math><ref>K.&nbsp;Abe u.a. (Belle Collaboration): ''Observation of the Decay <math>B \to K l^+ l^-</math>'' (Artikelnr. 021801). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;88, Nr.&nbsp;, 2003 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.88.021801]]).</ref> und <math>b \to d \gamma</math>.<ref>D.&nbsp;Mohapatra u.a. (Belle Collaboration): ''Observation of <math>b \to d\gamma</math> and Determination of <math>|V_{td}/V_{ts}|</math>'' (Artikelnr. 221601). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;96, Nr.&nbsp;22, 2006 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.96.221601]]).</ref> Pinguin-Zerfälle sind eine Möglichkeit, nach neuen, bisher unbeobachteten Teilchen zu suchen, die nicht im [[Standardmodell]] vorkommen.
+* die Entdeckung von neuen [[Pinguin-Diagramm|Pinguin-Zerfällen]], insbesondere <math>B \to K l^+ l^-</math><ref>K.&nbsp;Abe u.&nbsp;a. (Belle Collaboration): ''Observation of the Decay <math>B \to K l^+ l^-</math>'' (Artikelnr. 021801). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;88, Nr.&nbsp;, 2003 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.88.021801]]).</ref> und <math>b \to d \gamma</math>.<ref>D.&nbsp;Mohapatra u.&nbsp;a. (Belle Collaboration): ''Observation of <math>b \to d\gamma</math> and Determination of <math>|V_{td}/V_{ts}|</math>'' (Artikelnr. 221601). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;96, Nr.&nbsp;22, 2006 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.96.221601]]).</ref> Pinguin-Zerfälle sind eine Möglichkeit, nach neuen, bisher unbeobachteten Teilchen zu suchen, die nicht im [[Standardmodell]] vorkommen.
-* die Entdeckung mehrerer [[Tetraquark]]-Kandidaten, wie das X(3872)<ref>S.-K.&nbsp;Choi u.a. (Belle Collaboration): ''Observation of a Narrow Charmoniumlike State in Exclusive <math>B^{\pm} \to K^{\pm}\pi^+\pi^-J/\psi</math> Decays'' (Artikelnr. 262001). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;91, Nr.&nbsp;26, 2003 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.91.262001]]).</ref> und das Z(4430).<ref>S.-K.&nbsp;Choi u.a. (Belle Collaboration): ''Observation of a Resonancelike Structure in the <math>\pi^{+-}\psi'</math> Mass Distribution in Exclusive <math>B \to \pi^{+-}\psi'</math> Decays'' (Artikelnr. 142001). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;100, Nr.&nbsp;14, 2008 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001]]).</ref> Letzteres trägt eine elektrische Ladung und wird daher oft als das erste, zweifelsfrei mit einem Experiment nachgewiesene [[Hadron]] angesehen, welches mit einer Minimalkonfiguration von vier Quarks aufgebaut sein muss, und deswegen weder ein [[Meson]] noch ein [[Baryon]] darstellen kann.<ref>[http://www.spektrum.de/magazin/erstmals-gebilde-aus-vier-quarks-nachgewiesen/1309304 ''Ein neuer Exot im Teilchenzoo''] bei Spektrum der Wissenschaft, 19.&nbsp;September 2014</ref>
+* die Entdeckung mehrerer [[Tetraquark]]-Kandidaten, wie das X(3872)<ref>S.-K.&nbsp;Choi u.&nbsp;a. (Belle Collaboration): ''Observation of a Narrow Charmoniumlike State in Exclusive <math>B^{\pm} \to K^{\pm}\pi^+\pi^-J/\psi</math> Decays'' (Artikelnr. 262001). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;91, Nr.&nbsp;26, 2003 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.91.262001]]).</ref> und das Z(4430).<ref>S.-K.&nbsp;Choi u.&nbsp;a. (Belle Collaboration): ''Observation of a Resonancelike Structure in the <math>\pi^{+-}\psi'</math> Mass Distribution in Exclusive <math>B \to \pi^{+-}\psi'</math> Decays'' (Artikelnr. 142001). In: ''Physical Review Letters.'' Bd.&nbsp;100, Nr.&nbsp;14, 2008 ([[doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001]]).</ref> Letzteres trägt eine elektrische Ladung und wird daher oft als das erste, zweifelsfrei mit einem Experiment nachgewiesene [[Hadron]] angesehen, welches mit einer Minimalkonfiguration von vier Quarks aufgebaut sein muss, und deswegen weder ein [[Meson]] noch ein [[Baryon]] darstellen kann.<ref>[http://www.spektrum.de/magazin/erstmals-gebilde-aus-vier-quarks-nachgewiesen/1309304 ''Ein neuer Exot im Teilchenzoo''] bei Spektrum der Wissenschaft, 19.&nbsp;September 2014</ref>
 Einer der [[Nobelpreis für Physik|Physik-Nobelpreise]] 2008 erging an [[Makoto Kobayashi (Physiker)|Makoto Kobayashi]], den früheren Direktor der INPS-Abteilung (Institute of Particle and Nuclear Studies) des KEK. Ausdrücklich erwähnt wurde in der Begründung für die Preisverleihung das Belle-Experiment, das maßgeblich zur Bestätigung der [[CKM-Matrix|theoretischen Vorhersagen von Kobayashi und anderen]] beigetragen hat.
-== Belle II ==
-Die japanische Regierung hat Ende 2009 entschieden, das Belle-Experiment und den [[KEKB]]-[[Teilchenbeschleuniger|Beschleuniger]] auszubauen. Der neue Zeitplan sieht erste Teilchenstrahlen im Jahr 2016 und den Beginn der Datennahme mit Belle II im Jahr 2018 vor. Von deutscher Seite sind die [[Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn]], das [[DESY]], die [[Justus-Liebig-Universität Gießen]], die [[Georg-August-Universität Göttingen]], die [[Universität Hamburg]], die [[Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg]], das [[Karlsruher Institut für Technologie]], die [[Johannes Gutenberg-Universität Mainz]], das [[HLL München]], das [[Max-Planck-Institut für Physik]] in München, die [[Ludwig-Maximilians-Universität München]] und die [[Technische Universität München]] beteiligt. Insgesamt gibt es 62 deutsche Mitglieder im Belle-Experiment und 96 deutsche Mitglieder im Belle-II-Experiment (Stand: 9. November 2014). Der deutsche Beitrag zum Belle-II-Experiment ist ein Spurdetektor, basierend auf [[DePFET-Detektor|DePFET]]-Technologie. Der Detektor besteht aus etwa acht Millionen [[Pixel]]n, wobei jedes Pixel nur etwa 50×75&nbsp;µm groß ist. Daten werden mit einer Wiederholfrequenz von 50&nbsp;kHz ausgelesen, was zu einer sehr hohen zu verarbeitenden Datenmenge von mehr als 20 Gigabyte pro Sekunde führt;die Daten werden mittels [[Anwendungsspezifische integrierte Schaltung|ASIC]]-, [[Field Programmable Gate Array|FPGA]]- und optischer Technologie (zum Datentransfer mit hoher Bandbreite) in Echtzeit verarbeitet. [[Vertex#Kern- und Teilchenphysik|Vertex]]&shy;koordinaten von Spuren aus dem Zerfall von B-Mesonen werden damit bis zu einer Genauigkeit von 25&nbsp;µm bestimmt werden, was etwa um einen Faktor 2 genauer ist als beim Belle-Experiment.
 == Weblinks ==
 * [http://belle.kek.jp/ Website des Belle-Experimentes] (englisch/japanisch)
-* [http://belle2.org/ Website des Belle-II-Experimentes (englisch)]
 * [http://belle.uni-giessen.de/ Website der deutschen Sektion von Belle und Belle II]
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 [[Kategorie:Kern- und Teilchenphysikexperiment]]
+[[Kategorie:Internationales Forschungsprojekt]]
 [[Kategorie:Tsukuba (Ibaraki)]]