BELLE (expérience)

Le détecteur Belle est précisément positionné au point de collision de l'accélérateur KEKB (en), un collisionneur à énergie asymétrique électron-antiélectron. C’est un détecteur de particules à multiples couches. Il se distingue par les caractéristiques suivantes :

• grande couverture (en angle solide) ;
• localisation précise de vertex, de l’ordre de dizaines de micromètres, fourni par un détecteur de vertex au silicium ;
• bonne séparation des couples pion–kaon dont les valeurs de moment s’étagent de 100 MeV/c à quelques GeV/c, grâce à un détecteur à Tcherenkov novateur ;
• et un calorimètre électromagnétique à grande précision (à quelque pour-cents), comportant un scintillateur à cristaux d’iodure de césium-thallium (CsI-Tl).

Ces paramètres autorisent de nombreuses autres recherches scientifiques que la violation CP. Ainsi, on y a mené des recherches à grande échelle portant sur des désintégrations rares, des recherches de particules exotiques et des mesures de précision sur les mésons B, mésons D et les tauons. Elles ont conduit à près de 300 publications scientifiques dans des revues de physique.

Les réussites de Belle à ce jour comprennent les résultats suivants :

• la première observation de la violation CP (2001) en dehors du système des kaons ;
• l’observation de : ${\displaystyle B\to K^{*}l^{+}l^{-}}$ et de ${\displaystyle b\to sl^{+}l^{-}}$ ;
• la mesure de ${\displaystyle \phi _{3}}$ par l’utilisation de ${\displaystyle B\to DK,D\to K_{S}\pi ^{+}\pi ^{-}}$ (graphe de Dalitz) ;
• la mesure des éléments de la matrice CKM ${\displaystyle |V_{ub}|}$ et ${\displaystyle |V_{cb}|}$ ;
• l’observation de violation CP direct dans ${\displaystyle B^{0}\to \pi ^{+}\pi ^{-}}$ et ${\displaystyle B^{0}\to K^{-}\pi ^{+}}$ ;
• l’observation de transitions ${\displaystyle b\to d}$ ;
• la mise en évidence de ${\displaystyle B\to \tau \nu }$ ;
• l’observation d’un grand nombre de particules nouvelles, dont X(3872).

L’expérience Belle est menée sur l’accélérateur KEKB, la machine ayant la plus forte luminosité au monde. La luminosité instantanée dépasse 2,11 × 10³⁴ cm⁻² s⁻¹. La luminosité intégrée collectée sur la masse de la résonance Υ(4S) (Upsilon) vaut environ 710 fb⁻¹ (soit 700 millions de fois plus que la paire de mésons B-Anti-B). La plupart des données sont enregistrées sur la résonance Υ(4S), qui désintègre les paires de mésons B. Environ 10 % des données sont enregistrées sous la résonance Υ(4S) en vue d'études ultérieures. En outre, Belle a effectué des jets spéciaux aux durées raccourcies avec la résonance Υ(5S) pour l'étude de mésons B étranges, de même que sur la résonance Υ(3S) pour la mise en évidence de la matière noire et du boson de Higgs.

Des discussions sont en cours autour du projet d’une super B-factory (en), une installation améliorée avec une magnitude lumineuse augmentée de deux ordres de grandeur.

• Fumihiko Takasaki ;
• Masanori Yamauchi ;
• Yoshihide Sakai.

• Charm ;
• CKM ;
• DCPV - Violation CP directe (Direct CP Violation) ;
• ICPV - Violation CP indirecte (Indirect CP Violation ;
• τ (tau) et 2γ (2 amma) ;
• Υ(5S) [Upsilon].

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Belle experiment » (voir la liste des auteurs).

• B-factory (en)
• B-Bbar oscillation (en), les oscillations B-Anti-B

• Site web officiel de Belle
• Site web officiel de Belle II