日本对撞机升级明年完工

在日本的SuperKEKB加速器内，左边的电子圆环和右边的正电子圆环共同占据了一个周长为3公里的隧道空间。图片来源：KEK

5年来，粒子物理学家即将首次迎来两台大型对撞机同时运行的时刻。位于日本筑波的高能加速器研究机构（KEK）官员日前宣布，研究人员在一台名为SuperKEKB的对撞机中成功实现束流循环。如果一切按计划进行，利用SuperKEKB的研究人员明年将开始让电子撞向正电子，并且和在全球最大原子加速器——瑞士大型强子对撞机（LHC）上开展研究的同行一起，寻找新的物理学现象。

“这是自2008年LHC启动以来的第一台新加速器。”美国夏威夷大学物理学家Thomas Browder介绍说。他还是利用贝尔二粒子探测器开展研究的600位物理学家的发言人，而该探测器将由SuperKEKB提供粒子源。自从美国在2011年关闭位于费米国家加速器实验室的万亿电子伏特对撞机，LHC便成为粒子物理学家拥有的唯一对撞机。

LHC和SuperKEKB均希望发现并不符合已通过良好测试的粒子物理学标准模型的物理现象。不过，SuperKEKB将追寻一种不同于LHC的策略。LHC旨在利用所能达到的最高能量撞击质子，从而迸溅出较重的新基本粒子。这种策略在2012年大获成功。

值得一提的是，SuperKEKB的能量将被调整，以产生名为B介子的大量粒子。由于量子力学的怪诞性，B介子的性质取决于在其内部时不时“虚拟”存在的其他粒子。因此，如果在标准模型之外存在新的粒子，那么它们在B介子内幽灵般的存在可能使此类介子的性质偏离标准模型的预测，即便这些新粒子因太重而无法在LHC内直接产生。

实际上，SuperKEKB是对1999～2000年运行的既有KEKB工厂的升级，耗资2.75亿美元。在一个圆环中运行的电子将被加速到7千兆电子伏（GeV）的能量级。而和电子对应的反物质——正电子将以4 GeV的能量级在另一个圆环中穿行。为让碰撞率远超KEKB的最好记录，物理学家作了微调。电子和正电子将在仍处于建设中的贝尔二粒子探测器内相互碰撞。