Широкополосный монитор с четырьмя стержневыми антеннами, расположенными через каждые 90 градусов. 1 кредит

Позитроны являются античастицами электронов. На SuperKEKB B-Factory (SuperKEKB) они производятся в больших количествах и разбиваются на электроны с рекордной светимостью. Изучая сотни моделей распада В-мезонов и анти-В-мезонов в этих столкновениях, физики исследуют секреты дисбаланса материи и антиматерии и следы других экзотических частиц за пределами стандартной модели. Чтобы улучшить частоту столкновений, увеличение интенсивности позитронов является одним из ключевых элементов в этом эксперименте.

Позитроны могут быть получены путем бомбардировки сильноточных и высокоэнергетических электронов в мишень из тяжелого металла, такого как вольфрам. Однако в мишени образуется равное количество электронов, и они одновременно захватываются электрическими и магнитными силами в секции захвата позитронов, которая впоследствии располагается после мишени. Позитроны отделяются от электронов магнитными силами сразу после участка захвата.

Самостоятельно одновременно регистрировать позитроны и электроны в секции захвата очень сложно. Есть три причины, по которым измерение в секции захвата затруднено. Во-первых, практически нет места для установки каких-либо мониторов луча; во-вторых, в радиационной обстановке цель находится вблизи приборов КИПиА; в-третьих, временной интервал между позитронами и электронами очень мал, поскольку они почти одновременно проходят через секцию захвата.

Группа под руководством профессора Цуёси Сувада из KEK успешно установила новый тип мониторов пучка в источник позитронов SuperKEKB. «Идея состоит в том, чтобы использовать широкополосный монитор с простой стержневой антенной», — говорит Сувада. «Эта идея хорошо известна в технике обнаружения радиочастотных волн. Впервые в КЕК был успешно проведен эксперимент с использованием пучков заряженных частиц в ускорителях высоких энергий, таких как пучки электронов и позитронов. Электронный (или позитронный) пучок явно предшествует позитронному (или электронному) пучку с некоторым временным интервалом во временной области в секции захвата».

«Интересно, что в экспериментах мы обнаружили, что временной интервал между электронами и позитронами причудливо меняется в среднем в диапазоне от 20 до 280 пс, а порядок их движения меняется местами в зависимости от режима работы секции захвата. На фазе захвата при 0 град электроны с отрицательной полярностью сигнала явно предшествуют позитронам с положительной полярностью сигнала, а временной интервал составляет 137 пс, при фазе захвата 180 град позитроны с положительной полярностью сигнала явно опережают электроны с отрицательной полярностью сигнала, временной интервал 140 пс.

«Оказалось, что временной интервал между электронами и позитронами сложно меняется во временной области, и порядок движения меняется местами на фазах захвата 50 и 230 градусов», — добавляет Сувада. Применительно к SuperKEKB повышенная эффективность захвата позитронов помогла SuperKEKB улучшить свой мировой рекорд светимости.

«Мы считаем, что этот новый монитор луча может быть использован в следующем поколении В-фабрик и будущих e+e-линейных коллайдерах», — заключает Сувада. Эта работа была выполнена совместными усилиями доктора Мухаммада Абдула Рехмана из KEK (в настоящее время входит в IHEP).

Это исследование было опубликовано в прошлом месяце в Scientific Reports.