Naujasis projektas kainavo $275 mln. Ir tai ne statybos, o kapitalinio remonto ir radikalaus pertvarkymo kaštai. Jei Europos dalelių tyrimo laboratorija paveldėjo 27 kilometrų ilgio tunelį, išraustą dar 1988 metais kitam eksperimentui, tai SuperKEKB paveldėjo visą senojo KEKB įrengimų infrastruktūrą, jau atnešusią Japonijai 2008 metų Nobelio premiją fizikos srityje.
Tarp Didžiojo hadronų greitintuvo ir SuperKEKB bendra tik tai, kad abiem atvejais sutrenkiamos beveik šviesos greičiu lekiančios dalelės, tikintis išvysti netelpančią į senųjų teorijų rėmus „naują fiziką“. O toliau prasideda skirtumai.
Didžiajame hadronų greitintuve sutrenkiamos protonų poros – tai gan įprastos stabilios dalelės, vandenilio, labiausiai paplitusio elemento visatoje, atomo branduoliai. SuperKEKB darbui reikia antimaterijos.
Tunelyje kaktomuša su įprastų elektronų srautu paleidžiamas toks pat antielektronų – pozitronų – srautas. Pozitronai – elektronų antidvyniai, dalelės antimaterijos, kurios mūsų visatoje nykstamai mažai. Jie generuojami dirbtinai, įgreitintais elektronais bombarduodami volframo monokristalus.
Kas nutinka susitikus medžiagai ir antimedžiagai, žino net mokinukai, – jos anihiliuoja. SuperKEKB turėtų pasiekti pasaulinį anihiliacijų rekordą: kiekvieną sekundę kiekviename kvadratiniame pluošto centimetre jų vyks 800 milijonų milijardų milijardų milijardų (aštuonetas su 36 nuliais, jei rašytume skaitmenimis). Anihiliuodamos dalelės išnyksta virsdamos šviesos, arba kietų rentgeno spindulių, žybsniu. Tačiau SuperKEKB elektronai ir pozitronai įgreitinti beveik iki šviesos greičio, tad čia gimsta naujų dalelių poros.
Kiekvienos anihiliacijos energija (10 gigaelektronvoltų, GeV) yra tūkstantį kartų mažesnė už Didžiajame hadronų greitintuve sudaužiamų dalelių energiją (14 teraelektronvoltų, TeV). Reiškia naujiems egzotiškiems objektams (tokiems, kaip keturi papildomi Higso bozonai ar dalelės iš kitų matmenų) lyg ir nėra iš kur rastis. Tad kyla klausimas, kokiems galams leisti šimtus milijonų dolerių?
RMA Branduolinių tyrimų instituto teorinės fizikos skyriaus vyr. mokslinis bendradarbis Dmitrijus Gorbunovas, paaiškina: maža susidūrimų energija SuperKEKB – ne minusas, o privalumas. Panašiai, kaip snaiperio šūvis kartais efektyvesnis už minosvaidžio ugnį. Didžiajame hadronų greitintuve po vieno susidūrimo susidaro šimtai skeveldrų ir atsekti kiekvieną jų neįmanoma. O dalelėms anihiliuojant, randasi tik dvi, tad pakanka išvysti vieną, kad būtų galima tiksliai nusakyti kitos lemtį.
Viskas paskaičiuota taip, kad pagrindinis anihiliacijos produktas būtų B-mezonai, ypatinga sunkiųjų dalelių rūšis. Kartais tokio tipo įrenginiai ir vadinami B-fabrikais, arba, kas geriau skamba angliškai „grožio fabrikais“ (beauty factory). Toks fizikų humoras pagerbiant vadinamąjį žavųjį kvarką (beauty quark), sudarantį B-mezoną (laisvo jo nebūna).
„Žaviojo kvarko“ (kitaip nei Higso bozono 2012 m.) niekas specialiai nemedžioja – jis seniai atrastas ir aprašytas. Tačiau fizikus jis domina, nes keistas šios dalelės elgesys nurodo, kad greta vyksta neregimi kitomis priemonėmis reiškiniai. Tai lyg kanarėlė šachtoje – reikalinga, kad pirma pajustų dujų nuotekį.
Vieną fundamentalią hipotezę B-mezonai jau padėjo patikrinti. L.Carrollo Alisa domisi: „Ar galima gerti Veidrodžio karalystės pieną?“ Biologas į klausimą apie konkrečiai pieną atsakytų lengvai: ne, negalima, nes pieno baltymų amino rūgščių struktūra pasižymi kairiuoju chirališkumu, o Veidrodžio karalystėje jis virs dešiniuoju, niekam tikusiu.
O ar tiesa, kad anoje veidrodžio pusėje bent jau fizikos dėsniai veikia?
Fizikai išsiaiškino, kad tada sutrinka silpnoji sąveika ir situaciją Veidrodžio karalystėje ištaisyti galima tik daleles pakeitus antidalelėmis. Bet ir tai netikęs sprendimas – dėl to, kad egzistuoja CP simetrijos pažeidimas. Dar prieš 49 metus akademikas Sacharovas sumąstė, kaip remiantis šiuo efektu, galima paaiškinti, kodėl Visatoje taip mažai antimedžiagos. Efektas buvo pademonstruotas būtent su B-mezonais Belle eksperimente KEKB kolaideryje – SuperKEKB pirmtake.
SuperKEKB turėtų būti 40 kartų našesnis ir su nauja duomenų apdorojimo technika turėtų nulemti kokybinį proveržį.
Įtariama, kad supersimetrijos teorija ir kai kurios kitos „naujos fizikos“ teorijos aprašo daleles, kurios pernelyg sunkios, kad jas būtų galima gauti tiesiogiai – ne tik Didžiuoju hadronų greitintuvu, bet ir apskritai greitintuvuose, kurie tilptų mūsų planetoje.
Fiziką riboja prietaisų galingumas, tad netiesioginiai metodai – su „kanarėlėmis šachtoje“ – kaip tik ir geri tuo, kad čia tokio apribojimo nėra.
„Jeigu Didžiajame hadronų greitintuve galima ieškoti trijų keturių teraelektronvoltų masės dalelių, tai SuperKEKB netiesioginiu būdu galima aptikti šimto, tūkstančio teraelektronvoltų masės dalelių poveikį“, – aiškina „colta.ru“ mokslo skyriaus redaktorius Borislavas Kozlovskis.
