いよいよ始まった宇宙の起源を探るSuperKEKB/Belle II実験高エネルギー加速器科学研究奨励会第8回特別講演会2018年10月10日宇野彰二高エネルギー加速器研究機構・素粒子原子核研究所
電磁力光子強いカグルル一才ン弱弱いカW,Zボゾン→クオ一クと電子（＋ニュ一トリノ） : 基本粒子陽子(uud)アップクオーク2つとダウンクオーク1つ中性子(udd)アップクオーク1つとダウンクオーク2つ電荷+2/3普刈ひいす為-1/3 0 -1
•物質の究極の構成要素が何かを突き止めたい。 –構成要素そのもの–素粒子の世界での相互作用
•アプローチの仕方
–実験的情報の収集→素粒子実験(高エネルギー実験) —理論的理解
•電荷、質量、スピン•力の強さ、性質•類似性、規則性•保存則、対称性•等タ
左右対称対称性の破れ電荷+2/3普刈ひいす為-1/3 0 -1
物理法則には「物質」と対等に「反物質」が登場する。全ての粒子には対応する反粒子があることが大原則。
反物質が物質と出会うと対消滅してE=mc²で決まるエネルギーの光子が放出される。逆に、エネルギーをもった光子から、物質と反物質をペアで生成することができる。基本的には、粒子と反粒子は、同じ物理法則に従う。 ✦ CP対称性 ⇒  CP対称性の破れ素粒子反応事象(イベント)電子・陽電子衝突によって毎回違うイベントが起こる。それを巨大デジタル力メラで記録し続ける。毎秒約500枚: Belle毎秒3万枚まで可能: Belle-II蓄積されたデータで何かに注目して解析する。 B ÷ → J/ψK÷ Bo → J/ψKs Bo → J/ψKsこの崩壊が起こるのは1000回に1回J/ψがレプトン対に壊れるのは、10回1回2008年ノーベル物理学賞小林・益川両先生2003年には実験的には確立受賞記念パーティで
宇宙の進化の途中で反物質が消え去った!？消え去っていなければ星も生物も存在できなかったはず。
•大量のデータが必要(確率現象) –素粒子の世界の相互作用の理解–高いエネルギー状態を垣間見ることが可能。 ・非常に稀な現象として高いエネルギーの現象が起こる。量子効果 :  E▪Δt ～  h/2π →　たくさんのデータの中から面白い現象を探し出す。 •より多くのデータを作り出すことが可能な粒子加速器が必要KEKB －　加速する粒子の数を増やす。 ↩〉 (SuperKEKB) －粒子束をより小さくする。
標準模型でも起こりにくいが、すでに発見されている崩壊( B 0 → J/ψKよりも起こりにくい）
超対称性理論では荷電ヒッグス粒子が存在する
角度の違いなら測れるー＞ CP不変性の破れの大きさを測る
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●赤玉が出たらサイコロを振れる実際のサイコロが正六面体でなく、どこかに「かけ」があるかどうか知りたい例えば、1の出る確率が本当に1/6かどうか調べる必要がある。 B ÷ → J/ψK÷ Bo → J/ψKs Bo → J/ψKsこの崩壊が起こるのは1000回に1回J/ψがレプトン対に壊れるのは、10回1回
•相補的• LHC －最高エネルギー実験–新粒子の発見–ビームエネルギーに比例した質量領域に制限• SuperKEKB －高統計実験–相互作用の理解–質量と相互作用の強さの両方の兼ね合いの領域を制限新粒子の質量
子、T中高年などのハドロンはクォークから呼し立っている。
Bファクトリー以前の知識・理解中間子は2個のクオ一クで構成4個以上のクオBファクトリーによる新たな知識・理解♪ Bファクトリー実験ではこれまでに12種類の新しい粒子を発見。 ♪このうちX(3872)、Z(4430)などは4個のクォークから成る新粒子。 ▸この発見によって、｢多クォーク粒子｣の物理学が開かれた。
現在の40倍を目指す8×1035/cm²/sec
2024年に目標の50ab-1に到達予定（相当順調に進んだ場合）
Belle II New superconducting  final focusing quads near the IP New IR Colliding bunches Redesign the lattices of HER & LER to squeeze the emittance TiN-coated beam pipe with antechambers Damping ring Low emittance positrons to inject Low emittance gun Low emittance electrons to inject 3 e† 4GeV 3.6 A
・いくつかの理由によりバンチ毎のルミノシティには限界がある。 – ビーム・ビームチューンシフトリミット–バンチが長くなってしまう。 –大きなバンチ電流は、各ハードウェアに損少を与える。 − 1.2 × 10³¹cm ²sec ¹ :現在のKEKB ・この値は、他の加速器とそれほど変わらない。 ●高いルミノシティは、バンチ数が多いという意味。 – 2バンチ@TRISTAN － ~30バンチ@CESR (LEP)プレッセルという方式（1個のリング） –  ~1600バンチ@ KEKBやPEPII   2個のリング（LHC） –正しくは、単位時間に衝突するバンチ数が多い。 •加速器リングに入れられるバンチ数には限界がある。 – KEKBリング場合: 5000 (KEKB運転実績:~1600)  RFの周波数スーパーバンチ(ナノビーム)アイデアは、飛躍的にバンチ数を増やせる。
Beam-beam tune shift & (HER) =0.09
バンチ内のそれぞれの場所(サブバンチ)が、反対側のサブバンチとそれぞれ独立に衝突する。これによって、バンチ数が飛躍的に増やせる。これを可能にするためには,バンチ長よりもバンチ幅がかなり小さいことが大事。衝突角度も比較的大きめである必要がある。 s and the state o
目標: L= 8 x 10³⁵/cm²/sec ▸イベントレートが高い( ×40) - 500枚/秒から3万枚/秒♪大きなビームバックグランド( ×20) -検出器を細かくする。 -時間方向に分離する◆改良点-より良い粒子識別-より精確な崩壊点の測定
航み出しサイズを無かくするBelle大きな検出器セル信号が重なってしまうことがある。 Belle II検出器を細分化することによって信号が重なってしまう確率を下げて、より確実に測定する。
時間方向に分割するBelle見たい信号とバックグランドの信号が時間的に重なってしまう。 Belle II信号の時間幅を短くする。または、信号波形を時間ごとに記録して、解析的に信号を正確に抜き出す。
バーバー事象B中間子崩壊事象
・Phase II運転は、4月末から7月中旬まで行った。 •主に、加速器調整•平行して、データ収集;  0.5 fb-1 (Belleの2000分の1、Belle IIの目標の10万分の1)くらい。 ・測定器の性能を確認・年内は、検出器の改良＋最終インストール。来年から、本格運転。 R2 distribution
• KEKB/Belle実験でB中間子のCP不変性の破れを発見し、小林・益川両先生のノーベル賞受賞に貢献した。 •物質優位の宇宙のCP不変性の破れなどまだ解明しなければならない問題を解く力ギを得るために進化したSuperKEKB/Belle II実験がまさに始まった。 －４月から試験的なデータ取得を開始–来年から本格的なデータ取得予定・今後の成果にご期待ください。