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. Ein wesentliches Ziel des Experimentes ist es, Erkenntnisse über die Ursache der sogenannten CP-Verletzung zu finden, die eine wesentliche Voraussetzung für das fast völlige Fehlen von Antimaterie im Universum ist (Baryonenasymmetrie). Die beobachtbare CP-Verletzung, eine Verletzung der Symmetrie von Ladung und Parität, wird dabei im Zerfall von B-Mesonen untersucht und mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik verglichen. Die CP-Verletzung zeigt sich hierbei in unterschiedlichem Verhalten von B- und Anti-B-Mesonen.

Die BaBar-Kollaboration besteht aus mehr als 600 Physikern und Ingenieuren aus 72 Instituten in 12 Ländern. Das Experiment wurde benannt nach „B and B-bar“, also <math>B</math> und <math>\bar B</math>, wobei Letzteres für das Anti-B steht und im Englischen als B-bar bezeichnet wird.

BaBar und der Elektron-Positron-Speicherring PEP-II samt Vorbeschleunigern stellen eine sogenannte B-Fabrik dar. Die B-Fabrik am SLAC wurde 1993 als Initiative des US-Präsidenten Bill Clinton ins Leben gerufen. Die Datennahme des Babar-Experiments begann im Mai 1999. Nahezu zeitgleich mit dem Konkurrenzexperiment Belle am KEKB in Japan (KEK) ist es schon nach kurzer Anlaufzeit im Sommer 2002 gelungen, CP-Verletzung im System neutraler Mesonen mit einer Signifikanz von mehr als 5σ nachzuweisen.<ref>B. Aubert et al.: Measurement of the CP-Violating Asymmetry Amplitude sin2β. In: Phys. Rev. Lett 89, 201802 (2002) Vorlage:ArXiv.</ref> Bis heute (Stand August 2016) 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 Myon-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 unterschiedlichen B-Zerfallsvertizes und damit die Bestimmung der Differenz der Zerfallszeiten der paarweise erzeugten B-Mesonen erst möglich, was eine Voraussetzung für die Messung von zeitabhängigen CP-Asymmetrien bei einer B-Fabrik ist.

Die Datennahme verlief erfolgreich und wurde im April 2008 eingestellt. PEP-II konnte eine integrierte Luminosität von ca. 557 fb⁻¹ liefern, wobei eine maximale instantane Luminosität von 1,2 · 10³⁴ cm⁻²s⁻¹ erzielt wurde. Für die B-Physik relevant war die Datennahme auf der Υ(4S)-Resonanz, bei der eine integrierte Luminosität von 424 fb⁻¹ aufgezeichnet wurde.<ref>J.P. Lees et al.: Time-Integrated Luminosity Recorded by the BABAR Detector at the PEP-II e+e-Collider, (2013), Vorlage:ArXiv.</ref> Bislang (Stand 2023) sind die Ergebnisse der Datenanalysen in mehr als 600 Veröffentlichungen in referierten Journalen erschienen<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:BaBar Publications|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=BaBar Publications}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://oraweb.slac.stanford.edu/pls/slacquery/BABAR_DOCUMENTS.DISPATCH?P_TYPE=7&QFCN=INDEX%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=BaBar Publications}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://oraweb.slac.stanford.edu/pls/slacquery/BABAR_DOCUMENTS.DISPATCH?P_TYPE=7&QFCN=INDEX}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=BaBar Publications}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2023-05-07 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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                      | {{#if: Dirk Eidemüller Zeitasymmetrie erstmals direkt nachgewiesen, Pro Physik, November 2012 | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Dirk Eidemüller Zeitasymmetrie erstmals direkt nachgewiesen, Pro Physik, November 2012}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.pro-physik.de/details/news/3732621/Zeitasymmetrie_erstmals_direkt_nachgewiesen.html}} }}  
                 }}}}}}}}{{#if:
    | Vorlage:Webarchiv/archiv-bot
  }}{{#invoke:TemplatePar|check
     |all      = url=
     |opt      = text= wayback= webciteID= archive-is= archive-today= archiv-url= archiv-datum= ()= archiv-bot= format= original=
     |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Webarchiv
     |errNS    = 0
     |template = Vorlage:Webarchiv
     |format   = *
     |preview  = 1
  }}{{#ifexpr: {{#if:20121201145318|1|0}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}} <> 1
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Genau einer der Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive-today', 'archive-is' oder 'archiv-url' muss angegeben werden.|1}}
  }}{{#if: 
    | {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|{{{archiv-url}}}}}
        | web.archive.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von Internet Archive erkannt, bitte Parameter 'wayback' benutzen.|1}} 
        | webcitation.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.pro-physik.de/details/news/3732621/Zeitasymmetrie_erstmals_direkt_nachgewiesen.html}}
    || {{#if:  || }} URL/Pfad ungültig.
  }}{{#if: Dirk Eidemüller Zeitasymmetrie erstmals direkt nachgewiesen, Pro Physik, November 2012
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Dirk Eidemüller Zeitasymmetrie erstmals direkt nachgewiesen, Pro Physik, November 2012}}
        | {{#if:  || }} Linktext ungültig.
      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt Linktext fehlt.
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://www.pro-physik.de/details/news/3732621/Zeitasymmetrie_erstmals_direkt_nachgewiesen.html%7Carchiv}} |-1
    || {{#ifeq: {{#invoke:Str|find|{{#invoke:Str|cropleft|http://www.pro-physik.de/details/news/3732621/Zeitasymmetrie_erstmals_direkt_nachgewiesen.html%7C4}}%7Chttp}} |-1
         || {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.pro-physik.de/details/news/3732621/Zeitasymmetrie_erstmals_direkt_nachgewiesen.html }}
              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}</ref>

Weblinks

Webseite der BABAR-Kollaboration
Offizielle öffentliche Webseite
The DOE Perspective on the B-Factory (PDF; 230 kB), Denis Kovar, Vortrag auf dem B-Factory Symposium, 27. Oktober 2008, SLAC
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Einzelnachweise

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