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Als '''B-Fabrik''' (engl.: ''B-factory'', selten auch: ''beauty factory'') bezeichnet man einen speziellen [[Teilchenbeschleuniger]], der auf die Produktion von [[B-Meson]]en spezialisiert ist.

== Prinzip ==
Dazu werden Teilchen (üblicherweise [[Elektron]]en und [[Positron]]en) auf gegenläufigen Kreisbahnen auf eine Energie von genau 10,580 [[GeV]] im [[Schwerpunktsystem]] der Teilchen beschleunigt. Bei dieser Energie tritt eine [[Resonanz #Teilchenphysik|Resonanz]] auf, da sie der [[Masse (Physik)|Masse]] des [[Υ-Meson|ϒ(4S)]] entspricht, eines [[Angeregter Zustand|Anregungszustands]] der Verbindung eines [[Quark (Physik)|b-Quark]]s mit einem Anti-b-Quark. Einem willkommenen Zufall ist es zu verdanken, dass diese Energie gerade nur 0,021 GeV über derjenigen liegt, die zur Produktion von zwei B-Mesonen benötigt wird. Der Zerfall des ϒ(4S) in zwei B-Mesonen (genauer: B<sub>u,d</sub>-Mesonen, da die Masse der B<sub>c,s</sub>-Mesonen bereits zu hoch liegt) ist deswegen stark bevorzugt.

Als experimenteller Vorteil erweist sich auch die Möglichkeit, durch eine relativ kleine Verringerung der Kollisionsenergie die Produktion der B-Mesonen „abschalten“ zu können. Dadurch lässt sich der Untergrund von anderen, unerwünschten Teilchen studieren, der bei Experimenten der [[Teilchenphysik]] unvermeidlich ist.

== Zusammenhang mit der zeitabhängigen CP-Asymmetrie ==
Da die Energie der Resonanz nur knapp über der Ruheenergie der zwei B-Mesonen liegt, bekommen sie kaum [[kinetische Energie]], sind also fast in Ruhe. Zur Beobachtung interessanter Effekte, wie zeitabhängiger [[CP-Verletzung|CP-Asymmetrien]], ist es aber häufig nötig, dass sich die B-Mesonen schnell bewegen. Einen sogenannten [[Lorentz-Boost]] bekommen sie, indem die beiden kollidierenden Strahlenergien asymmetrisch gewählt werden. Dadurch ist der [[Massenmittelpunkt|Schwerpunkt]] des Systems nicht in Ruhe, die B-Mesonen bewegen sich also mit ihm in die gewünschte Richtung, wodurch die Messung von [[Radioaktivität|Zerfalls]]<nowiki/>zeiten durch Rekonstruktion des Zerfallsortes möglich wird. Dies ist von ausschlaggebender Bedeutung für die Messung zeitabhängiger CP-Asymmetrien im System der neutralen B-Mesonen bei Zerfällen in CP-[[Eigenzustand|Eigenzustände]], da aufgrund ihrer Erzeugung durch <math>\Upsilon(4S)\rightarrow B^0\bar{B}^0</math> beide B-Mesonen in einem [[Quantenverschränkung|verschränkten Zustand]] vorliegen:

:<math>\Psi_{B \bar{B}} = 1 / \sqrt{2} \cdot (B \bar{B} - \bar{B} B).</math>

Damit ist der Zeitnullpunkt gegeben durch den Zerfall eines B-Mesons in einen ''Nicht''-CP-Eigenzustand. Da der Zerfall in einen CP-''Eigenzustand'' aber vorher stattgefunden haben kann, werden im Experiment auch ''negative'' Zeitdifferenzen gemessen.

Durch derartige Präzisionsmessungen an B-Fabriken konnte gezeigt werden, dass die beobachtbare CP-Verletzung auf eine komplexe Phase der [[CKM-Matrix]] zurückgeführt werden kann. Aufgrund dieser Bestätigung ihrer Vorhersage wurde [[Makoto Kobayashi (Physiker)|Makoto Kobayashi]] und [[Toshihide_Masukawa|Toshihide Maskawa]] der [[Nobelpreis für Physik]] des Jahres 2008 verliehen.

== Konkrete B-Fabriken ==
Beispiele für B-Fabriken sind der [[PEP-II]]-Beschleuniger am [[Stanford Linear Accelerator Center]] (SLAC) in [[Stanford-Universität|Stanford]] ([[USA]]), der für das [[BaBar-Experiment]] eingesetzt wird, sowie der [[KEKB]]-Beschleuniger am [[KEK (Forschungszentrum)|KEK]] in [[Tsukuba (Ibaraki)|Tsukuba]] ([[Japan]]), der für das [[Belle-Experiment]] arbeitet. Beide B-Fabriken haben den Betrieb eingestellt (PEP II in 2008, KEKB in 2010).

Im Bau befindlich ist in Japan die SuperB-Fabrik SuperKEKB am KEK, an der der Nachfolger des Belle-Experiments, [[Belle II]], im April 2018 die Datennahme aufgenommen hat.<ref>{{Internetquelle | url=https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/indextest.html | titel=Electrons and Positrons Collide for the first time in the SuperKEKB Accelerator | hrsg=KEK Inter-University Research Institute Corporation, High Energy Accelerator Research Organization | datum=2018-04-26 | zugriff=2018-07-16 | archiv-url=https://web.archive.org/web/20180716140634/https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/indextest.html | archiv-datum=2018-07-16 | offline=ja }}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* {{cite web | author=SLAC | title=PEP-II: Asymmetric B Factory |url=http://www.slac.stanford.edu/grp/ad/ADPEPII/ADPEPII.html | language=en | accessdate=20. Januar 2013 }}
* {{cite web | author=BABAR Collaboration | title=BABAR Experiment - öffentliche Webseite |url=http://www-public.slac.stanford.edu/babar/ | language=en | accessdate=20. Januar 2013 }}
* {{cite web | author=KEK | title=KEKB Webseite |url=http://www-kekb.kek.jp/ | language=en | accessdate=20. Januar 2013 }}
* {{cite web | author=Belle Collaboration | title=Belle Webseite |url=http://belle.kek.jp/ | language=en | accessdate=20. Januar 2013 }}
* [http://belle2.de Webseiten der deutschen Sektion von Belle II]
* {{cite web | author=K. Akai | title= - SuperKEKB Accelerator Status, 13th Belle II Open Collaboration Meeting |url=http://kds.kek.jp/getFile.py/access?contribId=4&sessionId=2&resId=1&materialId=slides&confId=10927 | language=en | accessdate=17. Januar 2013 }}

[[Kategorie:Beschleunigerphysik]]

B-Fabrik - Versionsgeschichte

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