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article physicists at Nagoya University were very excited watching the memorial event of the new international experimental project, the Belle II experiment using the SuperKEKB electron-positron collider at the KEK laboratory in Japan. On April 26th, at 0:38 JST,2018, the electron and position beams collided each other for the first time, and the particle reaction made by the collision was recorded by the Belle II particle detector. This is one of the greatest milestones of the project.

The SuperKEKB/Belle II project is the successor of the previous KEKB/Belle project, which contributed to the establishment of the Standard Model by measuring the particle-antiparticle asymmetry (known as “CP violation”) in B meson decays as predicted by the theory proposed by Prof. Makoto Kobayashi and Prof. Toshihide Maskawa, Nobel laureates in Physics in 2008.

Still, the Standard Model cannot explain the central mysteries of the Universe, including why matter dominates, why anti-matter cannot be found, and what dark matter is, etc… Hence, physicists believe that New Physics beyond that Standard Model is required. The SuperKEKB/Belle II project allows us to perform high sensitivity search for New Physics in variety of rare processes of "heavy flavor particles", including the b-quark, the c-quark and the tau-lepton.

“This is just the first one of many many billion collisions that we have to record. Still, it is a great step forward to the discovery of New Physics, that we are desperately looking for! Coming years will be very much exciting time for us !“, said Prof. Toru Iijima, the director of the Center for Experimental Studies at KMI, and also the leader of the World Research Unit for Heavy Flavor Particle Physics. Prof. Alessandro Gaz of the same group continues, “The first collisions are always an emotional moment in the life of an experiment; they represent both the completion of many years of preparation and a start of a long journey, which we hope will bring us important discoveries. As we observe the particles that are being produced in the heart of Belle II, we share the enthusiasm of several hundreds of researchers from many different countries who contributed to this success. Now the real fun begins; it is time to start digging in those data and see what surprises Nature has in store for us “.

The team at Nagoya University led by Prof. Iijima is one of the major research groups in the Belle II collaboration, which plays leading roles in various aspects in the project: construction and operation of a particle detector, called “TOP counter”, newly developed by the group, development of data handling methods using the high performance computers at KMI, and data analysis to find new phenomena.

The commissioning of the SuperKEKB accelerator started on March 21st to start the collision experiment. The first collision event was broadcasted via niconico video service from April 20th.

See the press release by KEK: https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/

茨

城県つくば市の高エネルギー加速器研究機構（KEK）の SuperKEKB加速器が、電子と陽電子ビームの初衝突に成功し、最初の粒子反応が Belle II 実験装置により観測されました。このSuperKEKB/Belle II 国際共同実験の記念すべき瞬間を待ちかねていた名古屋大学の素粒子研究者も大喜びしています。

名大研究者達は、SuperKEKB/Belle II プロジェクトの前身であるKEKB/Belle実験において、B中間子崩壊における粒子-反粒子対称性の破れを測定し、この破れが名大OBの小林-益川両博士による理論的予言と一致することを確かめました。この成果は素粒子の標準理論を確立する重要な結果であり、両氏の2008年ノーベル物理学賞受賞に大きく貢献しています。しかしながら標準理論は、宇宙が物質でできていて反物質が見当たらないのはなぜか？や、暗黒物質の正体は何か？といった宇宙最大の謎に答えることはできません。こうした謎の解明には標準理論を超える新しい物理の発見が必要と考えられています。SuperKEKB/Belle II プロジェクトでは、「重フレーバー素粒子」と呼ばれる b-クォーク、c-クォーク、およびタウ・レプトンの稀な反応過程を精密に調べることで、新物理の高感度探索が可能になります。

飯嶋徹教授（KMI現象解析研究センター長、および重フレーバー素粒子物理学国際研究ユニットリーダー）は、「この衝突は、これからデータを集めないといけない気が遠くなるような数の衝突データの初めの一つにしかすぎないが、我々が目指している新物理発見に向けての重要な初衝突です。」と話しています。また、同グループのアレサンドロ・ガズ准教授も「初の衝突はいつでも研究の中で感動的な瞬間です。これは長年の準備が整ったこと、そしてこれから数々の重要な発見に出会う長い旅の始まりを象徴しています。Belle II検出器の心臓で作り出された素粒子を観測することは、この成功に関与した世界中の研究者と喜びと興奮を分かち合うことでもあります。そして、本当の楽しみが、今まさに始まるのです；データを解析し、自然がどんなサプライズを秘めているのか発掘する時が来たのです。」と語っています。

飯嶋教授が率いる名古屋大学の研究チームは、「TOPカウンター」と呼ばれる新型粒子検出器の独自開発と建設・運転、KMIの高性能コンピュータシステムによる大量のデータを処理手法の開発、新現象発見に向けたデータ解析など、プロジェクトの様々な側面で主導的な役割を担っています。

同加速器は、３月２１日から衝突実験に向けた調整運転を開始し、４月２０日からは初衝突に向けた実験の様子が ニコニコ動画で配信されていました。

参考：KEKのプレスリリース：https://www.kek.jp/ja/newsroom/2018/04/26/0700/