2026年6月5日下午2点,日本高能加速器研究机构(KEK)宣布:作为KEK旗舰科研项目,超级对撞机SuperKEKB上的贝尔二世(Belle II)实验在Υ(4S)能量点采集的B介子实验数据总量,已正式超越初代贝尔(Belle)实验的历史数据。依托正负电子对撞本底纯净的优势,海量数据为突破标准模型、探索全新物理规律打开了新局面。
坐落于筑波园区、依托SuperKEKB正负电子对撞机开展的贝尔二世实验是KEK的核心项目,目标是寻找超出标准模型的新物理(图1)。项目合作团队由全球28个国家和地区共计1200余名科研人员组成。贝尔二世依托重夸克与轻子衰变开展精密“味物理”研究,重点通过观测稀有、极难探测的物理过程寻觅新物理迹象。对比高精度实验测量结果与理论预言,以此发现现有理论框架之外的新粒子、新相互作用。实验核心研究方向包含:CP破坏精确测量、轻子普适性破缺过程、B介子稀有衰变现象等。
SuperKEKB将正负电子加速并在质心系能量10.58吉电子伏特碰撞生成Υ(4S)粒子,该粒子迅速衰变为正反B介子对,探测器全程记录B介子衰变事例,而海量B介子数据是上述物理研究的基础。前代贝尔实验依托KEKB对撞机于1999–2010年运行,共采集7.7亿对正反B介子事例,曾是全球最大的B介子对数据集。贝尔实验完善了标准模型CP破坏理论,推动了味物理重大突破,相关成果助力小林诚、益川敏英获2008年诺贝尔物理学奖。
SuperKEKB沿用直线加速器加速正负电子、双储存环储存束流并在探测器中心对撞的架构,创新采用“纳米束对撞技术”,通过压缩对撞点束流尺寸实现超高碰撞频率,目标为打造全球亮度顶尖的正负电子对撞机。装置与贝尔二世探测器自2019年正式运行,持续积累实验数据,至2026年5月17日,贝尔二世在Υ(4S)能区采集的B介子数据总量正式超越初代贝尔。截至6月4日,Υ(4S)能量点积分亮度达757 fb-1,含8.2亿对正反B介子,数据仍在持续累积中(图2)。
为实现海量数据采集,SuperKEKB加速器团队与贝尔二世实验组协同攻关,反复精细调试设备。本年度3月19日,装置瞬时亮度创下5.2×1034cm-2s-1新高,约为贝尔实验峰值亮度的2.5倍;本年度数据采集平均速率达到贝尔实验巅峰年份的三倍。
海量优质数据的落地是贝尔二世实验的里程碑,后续基于大数据的深度分析有望催生重要物理发现。正负电子湮灭环境杂质少、本底洁净,贝尔二世可精准确定B介子初始状态,优势体现在高效探测含中微子等不可见末态粒子的衰变、理论误差极小的B介子单举衰变测量等。该实验和欧洲大型强子对撞机(LHC)相关实验形成互补:LHC凭借超高粒子产额专攻特定遍举衰变,贝尔二世依靠纯净实验环境主打精密测量。
SuperKEKB与贝尔二世当前取数计划持续至6月末,夏季停机检修后恢复运行。实验最终累计积分亮度50 ab-1(约为贝尔总数据的50倍)。项目计划2032年前后启动加速器与探测器整体升级,持续优化设备性能以达成远期目标。
ray电竞官网自2019年加入贝尔二世实验,在底夸克偶素谱、B介子衰变的精密测量寻找超出标准模型新物理、人工智能融合的触发系统和高带宽数据采集系统的研发与运行、计算等方面均做出重要贡献。未来随着贝尔二世积累数据样本的增加,将继续在多个方面开展粒子物理研究工作并取得成果。

图1:KEK筑波园区SuperKEKB加速器布局图,储存坏的周长约为3km。

图2:2019–2026贝尔二世实验积分亮度增长曲线,蓝色为每天的积分亮度,红色折线为总积分亮度。