BaBar-Experiment

BaBar-Experiment

BaBar ist der Name für ein Experiment der Hochenergiephysik.

Es ist am Stanford Linear Accelerator Center in der Nähe der Stanford University in Kalifornien aufgebaut. Ziel des Experimentes ist es, das fast völlige Fehlen von Antimaterie im Universum zu erklären (Baryonenasymmetrie). Dazu soll die Verletzung der Symmetrie von Ladung und Parität (sogenannte CP-Verletzung) beim Zerfall von B-Mesonen untersucht werden, wie sie vom Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt wird. Die CP-Verletzung zeigt sich hierbei in unterschiedlichem Verhalten von B- und Anti-B-Mesonen.

Die BaBar-Kollaboration besteht aus 459 Physikern aus 10 Ländern. Das Experiment wurde benannt nach "B and B-bar", also B und \bar B, wobei Letzteres für das Anti-B steht und im Englischen als B-bar bezeichnet wird.

Zusammen mit dem Konkurrenzexperiment Belle am KEK in Japan ist es schon nach kurzer Anlaufzeit im Sommer 2002 gelungen, CP-Verletzung im System neutraler B-Mesonen nachzuweisen. Bis heute (Stand August 2005) ist kein Widerspruch zu den Vorhersagen des Standardmodells gefunden worden. CP-Verletzung wurde das erste (und vor BaBar einzige) Mal im System neutraler Kaonen nachgewiesen.

Der BaBar-Detektor ist ein (fast) 4π-Teilchendetektor mit typischem Schalenaufbau. Ein Silizium-Vertex-Tracker im Inneren sorgt für eine Vertexauflösung von besser als 60 µm. Eine Vieldraht-Driftkammer rekonstruiert Impulse geladener Teilchen.

Eine Besonderheit ist ein abbildender Tscherenkow-Detektor mit neuartigem Design, der sehr wenig Material im aktiven Bereich des Detektors benötigt. Pionen und Kaonen können so sehr effizient in allen Impulsbereichen voneinander unterschieden werden.

Weiter außen rekonstruiert ein CsI(Tl)-Kalorimeter die Energien von neutralen Teilchen.

Umschlossen wird der Detektor von Muon-Kammern. Eine weitere Besonderheit der B-Fabrik ist die asymmetrische Energie der beiden Elektron- (9.0 GeV) und Positron-Strahlen (3.1 GeV) die im Inneren des Detektors zur Kollision gebracht werden. Die Folge ist, dass sich das Schwerpunktsystem relativ zum Detektor bewegt. Hierdurch wird die Rekonstruktion von B-Zerfallsvertizes erst möglich.

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