Belle II és un experiment desenvolupat en el colisionador electró-positró SuperKEKB, situat a la ciutat de Tsukuba, en la prefectura de Ibaraki, el Japó. Es tracta d'un experiment dissenyat per a la cerca de nova física més enllà del Model Estàndard. La col·laboració Belle II consisteix en més de 1200 membres de 28 països i regions. L'Euskal Herriko Unibertsitatea i el IFIC (CSIC-UV) són els únics centres d'Espanya.

El seu programa de física se centra en estudis de precisió de quarks pesants i leptons —un camp conegut com a "física del sabor"— a través de processos extremadament rars i experimentalment complexos. En comparar mesuraments d'alta precisió amb prediccions teòriques, Belle II té com a objectiu descobrir possibles indicis de noves partícules o forces més enllà de les teories actuals.

Recentment, l'experiment ha aconseguit una gran fita en haver superat el volum total de dades acumulat pel seu predecessor, Belle, al mateix temps que Cristina Castro Sequeiro, investigadora del IFIC, ha sigut nomenada responsable de la integració i disseny mecànic per a la renovació de Belle II i de SuperKEKB.

La lluminositat d'un colisionador és una magnitud proporcional a la quantitat de col·lisions que és capaç de produir. És un valor essencial dels colisionadors perquè com més gran és la lluminositat, majors són les opcions de donar amb esdeveniments inusuals, essencials per a descobrir nous fenòmens de la naturalesa. SuperKEKB va ser dissenyat per a aconseguir lluminositats de rècord gràcies al seu esquema de col·lisió de nano-feix, el qual augmenta significativament el nombre de col·lisions en comptar amb feixos extremadament xicotets en el punt de col·lisió.

Belle, predecessor de Belle II que va operar des de 1999 fins a 2010, va registrar al llarg de la seua trajectòria 772 milions de dades de parells de mesons B corresponent a una lluminositat integrada de 711 fb^-1 (femtobarns a l'inversa). Belle va jugar en el seu moment un paper crucial en la descripció de la violació CP en els quarks a través del Model Estàndard, liderant descobriments que van contribuir decisivament al Premi Nobel en Física de 2008 otorgat a Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa.

El passat 17 de maig Belle II va aconseguir una fita en la seua producció de dades: ha superat a Belle en el total de col·lisions recopilades. A 4 de juny, Belle II havia aconseguit una lluminositat integrada de 862 fb^-1, i continua creixent. La fita arriba durant un període marcat per lluminositats instantànies de rècord, una sostinguda presa de dades d'alta eficiència i una millora constant que han permés que Belle II aconseguisca una presa de dades tres vegades més ràpida que el seu antecessor.

Carlos Mariñas, investigador del IFIC i viceportaveu de l'experiment, ens explica la importància d'aquesta fita i el paper del IFIC en el seu desenvolupament:

"Hem aconseguit una fita en superar la quantitat total de dades recopilades pel projecte Belle original amb el nou experiment. El IFIC juga un paper fonamental en aquest assoliment històric, que ens endinsa de ple en un territori inexplorat en la cerca de nova física. El nostre equip no sols ha participat activament en el desenvolupament del detector actual i l'optimització de la presa de dades, sinó que liderem els desenvolupaments de la millora de l'experiment programats per a principis de la dècada de 2030"

El bon acompliment de Belle II té una importància a gran escala, ja que les col·lisions electró-positró són les més prometedores respecte al descobriment de nova física. Precisament per això, la recentment actualitzada Estratègia Europea per a la Física de Partícules ha establit un gran colisionador d'aquest tipus —el Futur Colisionador Circular (FCC-ee)— com l'opció predilecta per al pròxim gran projecte en el CERN. El coneixement en instrumentació avançada desenvolupat per a Belle II serà de gran valor a l'hora de fer realitat projectes d'aquesta envergadura.

"L'experiència obtinguda del disseny i operació de l'experiment Belle II en un accelerador de partícules amb nanohaces i alts corrents com SuperKEKB ens permet al IFIC, també, situar-nos en una posició de lideratge de cara als desenvolupaments experimentals destinats a la factoria de Higgs, el següent gran projecte en la física de partícules internacional."

L'actual presa de dades de SuperKEKB i Belle II està programada per a continuar fins a finals de juny i començarà de nou nou després de l'estiu. S'espera que prompte supere la xifra de 1000 fb^-1 de lluminositat integrada.

L'alt rendiment aconseguit requereix d'una operació de l'accelerador excepcionalment estable a alta lluminositat, la qual cosa és un gran repte d'enginyeria dins de la col·laboració. Per a això, és necessari produir feixos d'electrons i positrons d'alta intensitat amb l'accelerador lineal, injectar-los de manera eficient en els anells principals a través del sistema injector, i ajustar i controlar amb precisió aquests feixos en els anells principals. L'estabilitat ha estat limitada per fenòmens de pèrdua sobtada del feix, en els quals una fracció del feix es perd amb pocs o cap indici previ. Aquests desafiaments, prèviament desconeguts, s'han anat resolent de manera gradual, la qual cosa permet una operació sostinguda prop del nou rècord de lluminositat instantània.

Per a l'any 2032 està prevista una millora de SuperKEKB i Belle II en el marc d'una llarga parada tècnica que augmentarà encara més la seua eficiència i que suposarà, també, un gran repte tècnic. La investigadora del IFIC Cristina Castro Sequeiro serà l'encarregada de liderar eixes operacions.

Les seues responsabilitats inclouran la planificació del projecte i de la integració mecànica dels sistemes de detecció. Es tracta d'un lloc d'enorme responsabilitat que assumeix amb gran motivació:

“El upgrade de Belle II suposarà una reestructuració del detector, amb un impacte directe en les capacitats futures de l'experiment. Estar al capdavant d'aquesta millora no sols representa un repte tècnic molt interessant, sinó també una responsabilitat important en una etapa clau per al desenvolupament del detector. És una oportunitat única, possible gràcies a l'experiència i implicació del IFIC en el projecte. Agraïsc la confiança de la col·laboració en seleccionar-me per a aquest lloc i afronte aquest nou repte amb il·lusió i moltes ganes de treballar perquè el upgrade siga un èxit.”

Haurà de col·laborar estretament amb els responsables de la millora de l'accelerador i el detector per a assegurar una total compatibilitat entre dissenys, així com coordinar aportacions dels diversos instituts de la col·laboració:

“El meu lloc abasta el disseny mecànic de diferents elements del detector, incloent-hi aspectes estructurals i tèrmics, la integració dels nous subsistemes tant dins del detector com amb els sistemes adjacents de l'accelerador, així com la gestió del projecte. És un treball complex que requereix una col·laboració constant entre els diferents grups implicats.”

El nomenament de Cristina posa de manifest la important labor que el IFIC realitza en Belle II i que, de ben segur, aportarà grans resultats en el futur.