Uvod v fiziko osnovnih delcev

Uvod v fiziko osnovnih delcev Samo Stanič, Univerza v Novi Gorici
Kaj je fizika osnovnih delcev? Fizika visokih energij je veda o temeljnih gradnikih narave. Študij delcev, manjsih od atoma, iz katerih je vsa snov zgrajena, je namreč ključ do razumevanja zakonov, ki uravnavajo vesolje. Prejšnje generacije fizikov, ki so raziskovale temeljne gradnike narave, so odkrile strukturo atoma - atomsko jedro in elektronski oblak okoli njega. Nadalnje proučevanje atomske strukture je pokazalo, da so tudi atomska jedra sestavljena. Usmerilo se je na študij lastnosti njihovih sestavnih delov in načinov, kako se med seboj povezujejo. Znanstveniki so ugotovili, da primer pri trkih močno pospešenih osnovnih delcev (elektronov in njihovih antidelcev, pozitronov) iz energije, ki je na voljo pri njihovem trku, nastanejo novi delci, ki pa po nastanku zelo hitro razpadejo v druge, stabilne delce, in jih v naravi kar tako ne moremo proučevati. Nadalnji poskusi pri vedno visjih energijah so pripeljali do odkritja vse več in več novih delcev z različnimi lastnostmi. Kot vsi znanstveniki so tudi fiziki iskali simetrijo in ponavljajoče se vzorce v svetu okoli nas in se trudili, da bi vpeljali red v veliko množico tako imenovanih osnovnih delcev, ki so jih odkrili. Korak v tej smeri je tako imenovani Standardni model močnih in elektrošibkih interakcij med osnovnimi delci. Standardni model interakcij med osnovnimi delci Desetletja eksperimentiranja in poskusov opisati naravo z matematičnimi modeli so pripeljala do presenetljivo enostavne slike sveta osnovnih delcev in zakonov, ki ga uravnavajo. Splošno sprejeta fizikalna teorija, poznana pod imenom Standardni model, razvrsti osnovne delce v tri kategorije: leptone, kvarke in umeritvene bozone. Med leptoni so električno nabiti elektroni (v vsakodnevnem zivljenju najbolj poznani kot nosilci elektricnega toka) in še dva elektronom podobna, vendar težja in nestabilna delca, ter električno nevtralni delci imenovani nevtrini. Ime "lepton" pride iz grske besede leptos, lahek. Elektroni so najlazji nabiti osnovni delci, nevtrini pa imajo tako majhno lastno maso, da do danes se ni bila eksperimentalno izmerjena. Kvarki dveh vrst, imenovani "zgornji" in "spodnji", sestavljajo protone in nevtrone. Kvarke veze med seboj tako imenovana barvna sila, ki je tako mocna, da en sam kvark neodvisno ne more obstajati, povezujejo se v supine po dva (imenovane mezoni - "srednji" delci) ali po tri (imenovane hadroni - grsko hadros - tezki delci). Ce poskusimo vezana kvarka na silo lociti, moramo vloziti toliko energije, da iz nje nastane nov par kvark - antikvark, iz katerega gre en k enemu, drugi pa k drugemu prvotnemu kvarku. Poleg zgornjih in spodnjih obstajajo tudi težji kvarki, ki pa so manj stabilni in razpadejo, tudi ce so vezani v mezone ali hadrone. Obstoj najtežjega izmed njih, kvarka t, so exsperimentalno preverili šele leta 1995. Ime kvark (quark) izhaja iz fraze Three Quarks for Muster Mark iz knjige Finnegans Wake Jamesa Joice-a. Umeritveni bozoni so nosilci močne, sibke in elektromagnetne sile, ki so odgovorne za medsebojne interakcije kvarkov in leptonov. Ta tabela povzema lastnosti delcev v Standardnem modelu. Med njih spadajo tudi fotoni (ki v vsakodnevnem zivljenju nastopajo kot radijski valovi, svetloba, rentgenski zarki,... glede na njihovo razlicno energijo). Ce si predstavljamo osnovne delce kot turiste, ki se sedijo v majhnih čolničih na ribniku, so umeritveni bozoni bolj ali manj težke žoge, ki si jih med seboj podajajo. Snov, antisnov in vesolje Kamorkoli se obrnemo, bodisi na Zemlji, bodisi kjerkoli v Vesolju - vse kaže na to, da je vesolje zgrajeno izključno iz jedrske snovi - protonov, nevtronov in elektronov. V laboratorijih je mogoče ustvariti tudi antisnov (t.j. antiprotone, antinevtrone in pozitrone), ki je na prvi pogled snovi identična, le da se pri stiku ene in druge obe anihilirata in se spremenita v energijo. Takoj se nam postavi vprasanje, "Zakaj je nase vesolje zgrajeno iz snovi, ne antisnovi? Zakaj ni obeh enako? Zakaj bodisi snov, bodisi antisnov sploh obstaja, in se ni izničila z nasprotno?" Danes vemo, da lastnosti osnovnih delcev in antidelcev, torej snovi in antisnovi, določajo, kako se je in se razvija Vesolje. Ce zdaj obstaja samo snov, antisnov pa ne, se mora torej nekje v interakcijah med osnovnimi delci skrivati mehanizem, ki je odgovoren za ta fenomen. Z drugimi besedami: Snov in antisnov nista povsem natančni zrcalni sliki druga druge, saj ju ne moremo opisati z istimi fizikalnimi zakoni. Res pa je, da je danes kršitev simetrije zelo majhna. Vprašanje, od kod izvira danasnje nesorazmerje med količino snovi in antisnovi v vesolju (tako imenovana barionska asimetrija vesolja, kjer antisnovi praktično ni), je eno izmed odprtih vprašanj moderne fizike. Ceprav gre za makroskopsko lastnost celotnega vesolja, odgovori nanjo lezijo v mikroskopskem svetu osnovnih delcev in interakcij med njimi. Kozmološke raziskave kažejo, da se vesolje širi. Eksperimentalne podatke pojasnjuje model tako imenovanega "Velikega poka", eksplozije, v kateri naj bi vesolje nastalo. Fizikalne lastnosti ob nastanku, ko se zaradi velike gostote energije delci še niso povezovali med seboj v atome in molekule, lahko opišemo s Standardnim modelom interakcij med osnovnimi delci, teorijo, ki se dobro ujema z eksperimentalno izmerjenimi lastnostmi osnovnih delcev, proizvedenih v trkalnikih. Standardni model zahteva, da je v Velikem poku nastalo prav toliko snovi kot antisnovi. V okviru teh dveh modelov lahko pride do asimetrije med snovjo in antisnovjo samo, če med osnovnimi delci obstajajo procesi, v katerih se število barionov in antibarionov ne ohranja, če obstajajo procesi, kjer se ne ohranjajata tako imenovani diskretni simetriji C in CP in če so ti procesi potekali v začetni fazi širjenja vesolja, ko to še ni bilo v temperaturnem ravnovesju. Diskretne simetrije C,P,T in njihove kombinacije Diskretne simetrije C, P in T pomenijo invariantnost fizikalnih zakonov na spremembo predznaka električnega naboja, na obrat prostora in na obrat časa. Meritve so ze do leta 1964 pokazale, da obstajajo interakcije med osnovnimi delci, kjer je vsaka izmed teh simetrij kršena, in da je pri razpadih električno nevtralnih mezonov K (povprečno 2 krat v 1000 razpadih) kršena tudi kombinirana simetrija CP. Krsitev CP je od leta 1973 kot intrinsična lastnost elektro-šibke interakcije vgrajena v Standardni model. V naravi naj bi se manifestirala v raznih procesih, ne samo pri razpadih mezonov K. Potrditev je zaradi težavnosti meritve prišla sele leta 2001, ko je izrecno temu cilju namenjen eksperiment, imenovan Belle, kot eden izmed prvih izmeril kršitev CP pri razpadih mezonov B. Ta se v okviru merskih napak ujema z napovedmi Standardnega modela. Kljub ujemanju pa zaradi velike količine prostih modelskih parametrov in zaradi eksperimentalno nepotrjenega mehanizma, ki pojasnjuje mase osnovnih delcev, večina znanstvenikov dvomi, da je Standardni model zares fundamentalna slika sveta. Natančnejše meritve kršitve simetrije CP so posredno občutljive na morebitne nove delce in nove fizikalne procese, ki jih Standardni model ne zajema in ki bi se kazali kot odstopanja meritev od napovedanih vrednosti. Sele ko bomo bolje razumeli, kaj se dogaja med najmanjšimi gradniki vesolja, bomo bolje razumeli njegovo celotno sliko. Bitka za čimvečje število meritev Eden izmed vodilnih laboratorijev za raziskave v fiziki osnovnih delcev je Raziskovalni center za fiziko osnovnih delcev KEK v Tsukubi na Japonskem. Tam že četrto leto obratuje trkalnik KEKB, naprava, s katero znanstveniki producirajo veliko število parov mezonov B in anti-B. Studij razpadov mezonov B, nestabilnih delcev, sestavljenih iz kvarkov b in lažjih kvarkov, je velikega pomena za razumevanje fundamentalnih lastnosti snovi in antisnovi. KEKB obsega velik podzemni kompleks pospeševalnih komor in magnetov, ki v vakuumskih ceveh pospešujejo elektrone in njihove antidelce, pozitrone, in jih v nasprotnih smereh usmerjajo vzdolž krožne poti z obsegom 3km. Na določenem mestu se poti elektronov in pozitronov sekata in pri trkih v parih nastajajo mezoni B in anti-B. Merilo za število nastalih parov na enoto časa je tako imenovana luminoznost trkalnika. Odvisna je od števila elektronov in pozitronov v trkajočih žarkih in od tega, kako so ti delci porazdeljeni v gruče, ki krožijo po trkalniku. Luminoznost KEKB se je 9. maja 2003 prvič dvignila nad rekordnih 10³⁴ /cm²s, s čemer je KEKB dosegel pomemben mejnik v fiziki pospeševalnikov visokih energij in fiziki osnovnih delcev. Pari mezonov B in njihovih antidelcev so posebej primerni za raziskave izvora majhne razlike med lastnostmi snovi in antisnovi. Ta razlika je povezana s kršitvijo simetrije CP in se med drugim kaže v današnji prevladi snovi nad anti-snovjo v vesolju. Zaradi statistične narave procesov v fiziki osnovnih delcev je za natančno primerjavo lastnosti mezonov B in njihovih antidelcev potrebno čim večje število enih in drugih. Najpomembnejši dejavnik za uspeh je torej velika luminoznost trkalnika, v katerem ti delci nastajajo. Rekordna vrednost 10³⁴ /cm²s, ki jo je dosegel trkalnik KEKB pomeni, da vsako sekundo tvorimo približno 10 parov mezonov B in anti-B, kar v normalnih obratovalnih okoliščinah pomeni približno 100 milijonov takih parov na leto. KEKB je od začetka obratovanja 1999 do danes ustvaril že več kot 150 milijonov parov mezonov B. Kolaboracija Belle, velika mednarodna raziskovalna skupina, ki združuje okoli 300 raziskovalcev iz 55 inštitucij z vsega sveta, je na podlagi zajetih podatkov leta 2001 dokončno potrdila kršitev simetrije CP pri razpadih mezonov B. V raziskovalni skupini sodeluje tudi 11 slovenskih raziskovalcev z Inštituta Jožef Stefan, Univerze v Ljubljani, Univerze v Mariboru in Politehnike v Novi Gorici. Prispevki slovenskih znanstvenikov segajo od razvoja novih detektorskih sklopov in trkalnika do metod za analizo eksperimentalnih podatkov. Za večjo luminoznost je potrebno povečati intenziteto tako elektronskega kot pozitronskega žarka, hkrati pa je treba oba na mestu trka z magnetno optiko kar najbolj stisniti, da je področje, v katerem prihaja do trkov, čim manjše. Zadostiti obema pogojema hkrati je velik tehnološki izziv. Povečevanje intenzitete žarkov nabitih delcev vodi namreč do nastanka vse močnejših elektromagnetnih polj v vakuumskih ceveh, po katerih žarka krožita, tako da je vse težje natančno nadzorovati njuno lego. Luminoznost 10³⁴ /cm²s, ki si jo je za cilj zastavil KEKB, so ob predlogu za izgradnjo leta 1994 mnogi ocenili za nerealistično in preveč ambiciozno. Trkalnik PEP-II v Centru za linearne pospeševalnike v Stanfordu v Kaliforniji, prav tako namenjen tvorbi mezonov B, si je na primer za cilj zastavil kar trikrat manjšo luminoznost. Pot do premostitve tehnoloških ovir je bila pri trkalniku KEKB dolga skoraj deset let in je vodila preko razvoja do uporabe vrste novih tehnologij, na primer na področju super-prevodnih pospeševalnih komor za žarke z visoko intenziteto. Zagon trkalnika KEKB je kljub vsemu od začetka obratovanja potekal sorazmerno gladko in luminoznost je že v prvem letu dosegla petino načrtovane vrednosti, kar pri tovrstnih pospeševalnikih še zdaleč ni pravilo. Doseg načrtovane vrednosti v štirih letih obratovanja je izjemen uspeh v svetovnem merilu. Hitro povečevanje količine podatkov, ki ga na podlagi rekordnih uspehov trkalnika KEKB v kolaboraciji Belle pričakujemo v bližnji prihodnosti, bo pomembno ne le za natančnejši študij kršitve simetrije CP, ampak lahko pripelje tudi do novih odkritij v fiziki osnovnih delcev.

Samo Stanič, Univerza v Novi Gorici

Kaj je fizika osnovnih delcev?

Fizika visokih energij je veda o temeljnih gradnikih narave. Študij delcev, manjsih od atoma, iz katerih je vsa snov zgrajena, je namreč ključ do razumevanja zakonov, ki uravnavajo vesolje.

Prejšnje generacije fizikov, ki so raziskovale temeljne gradnike narave, so odkrile strukturo atoma - atomsko jedro in elektronski oblak okoli njega. Nadalnje proučevanje atomske strukture je pokazalo, da so tudi atomska jedra sestavljena. Usmerilo se je na študij lastnosti njihovih sestavnih delov in načinov, kako se med seboj povezujejo. Znanstveniki so ugotovili, da primer pri trkih močno pospešenih osnovnih delcev (elektronov in njihovih antidelcev, pozitronov) iz energije, ki je na voljo pri njihovem trku, nastanejo novi delci, ki pa po nastanku zelo hitro razpadejo v druge, stabilne delce, in jih v naravi kar tako ne moremo proučevati. Nadalnji poskusi pri vedno visjih energijah so pripeljali do odkritja vse več in več novih delcev z različnimi lastnostmi. Kot vsi znanstveniki so tudi fiziki iskali simetrijo in ponavljajoče se vzorce v svetu okoli nas in se trudili, da bi vpeljali red v veliko množico tako imenovanih osnovnih delcev, ki so jih odkrili. Korak v tej smeri je tako imenovani Standardni model močnih in elektrošibkih interakcij med osnovnimi delci.

Standardni model interakcij med osnovnimi delci

Desetletja eksperimentiranja in poskusov opisati naravo z matematičnimi modeli so pripeljala do presenetljivo enostavne slike sveta osnovnih delcev in zakonov, ki ga uravnavajo. Splošno sprejeta fizikalna teorija, poznana pod imenom Standardni model, razvrsti osnovne delce v tri kategorije: leptone, kvarke in umeritvene bozone.

Med leptoni so električno nabiti elektroni (v vsakodnevnem zivljenju najbolj poznani kot nosilci elektricnega toka) in še dva elektronom podobna, vendar težja in nestabilna delca, ter električno nevtralni delci imenovani nevtrini. Ime "lepton" pride iz grske besede leptos, lahek. Elektroni so najlazji nabiti osnovni delci, nevtrini pa imajo tako majhno lastno maso, da do danes se ni bila eksperimentalno izmerjena.
Kvarki dveh vrst, imenovani "zgornji" in "spodnji", sestavljajo protone in nevtrone. Kvarke veze med seboj tako imenovana barvna sila, ki je tako mocna, da en sam kvark neodvisno ne more obstajati, povezujejo se v supine po dva (imenovane mezoni - "srednji" delci) ali po tri (imenovane hadroni - grsko hadros - tezki delci). Ce poskusimo vezana kvarka na silo lociti, moramo vloziti toliko energije, da iz nje nastane nov par kvark - antikvark, iz katerega gre en k enemu, drugi pa k drugemu prvotnemu kvarku. Poleg zgornjih in spodnjih obstajajo tudi težji kvarki, ki pa so manj stabilni in razpadejo, tudi ce so vezani v mezone ali hadrone. Obstoj najtežjega izmed njih, kvarka t, so exsperimentalno preverili šele leta 1995. Ime kvark (quark) izhaja iz fraze Three Quarks for Muster Mark iz knjige Finnegans Wake Jamesa Joice-a.
Umeritveni bozoni so nosilci močne, sibke in elektromagnetne sile, ki so odgovorne za medsebojne interakcije kvarkov in leptonov. Ta tabela povzema lastnosti delcev v Standardnem modelu. Med njih spadajo tudi fotoni (ki v vsakodnevnem zivljenju nastopajo kot radijski valovi, svetloba, rentgenski zarki,... glede na njihovo razlicno energijo). Ce si predstavljamo osnovne delce kot turiste, ki se sedijo v majhnih čolničih na ribniku, so umeritveni bozoni bolj ali manj težke žoge, ki si jih med seboj podajajo.

Snov, antisnov in vesolje

Kamorkoli se obrnemo, bodisi na Zemlji, bodisi kjerkoli v Vesolju - vse kaže na to, da je vesolje zgrajeno izključno iz jedrske snovi - protonov, nevtronov in elektronov. V laboratorijih je mogoče ustvariti tudi antisnov (t.j. antiprotone, antinevtrone in pozitrone), ki je na prvi pogled snovi identična, le da se pri stiku ene in druge obe anihilirata in se spremenita v energijo. Takoj se nam postavi vprasanje, "Zakaj je nase vesolje zgrajeno iz snovi, ne antisnovi? Zakaj ni obeh enako? Zakaj bodisi snov, bodisi antisnov sploh obstaja, in se ni izničila z nasprotno?" Danes vemo, da lastnosti osnovnih delcev in antidelcev, torej snovi in antisnovi, določajo, kako se je in se razvija Vesolje. Ce zdaj obstaja samo snov, antisnov pa ne, se mora torej nekje v interakcijah med osnovnimi delci skrivati mehanizem, ki je odgovoren za ta fenomen. Z drugimi besedami: Snov in antisnov nista povsem natančni zrcalni sliki druga druge, saj ju ne moremo opisati z istimi fizikalnimi zakoni. Res pa je, da je danes kršitev simetrije zelo majhna.

Vprašanje, od kod izvira danasnje nesorazmerje med količino snovi in antisnovi v vesolju (tako imenovana barionska asimetrija vesolja, kjer antisnovi praktično ni), je eno izmed odprtih vprašanj moderne fizike. Ceprav gre za makroskopsko lastnost celotnega vesolja, odgovori nanjo lezijo v mikroskopskem svetu osnovnih delcev in interakcij med njimi.

Kozmološke raziskave kažejo, da se vesolje širi. Eksperimentalne podatke pojasnjuje model tako imenovanega "Velikega poka", eksplozije, v kateri naj bi vesolje nastalo. Fizikalne lastnosti ob nastanku, ko se zaradi velike gostote energije delci še niso povezovali med seboj v atome in molekule, lahko opišemo s Standardnim modelom interakcij med osnovnimi delci, teorijo, ki se dobro ujema z eksperimentalno izmerjenimi lastnostmi osnovnih delcev, proizvedenih v trkalnikih. Standardni model zahteva, da je v Velikem poku nastalo prav toliko snovi kot antisnovi. V okviru teh dveh modelov lahko pride do asimetrije med snovjo in antisnovjo samo, če med osnovnimi delci obstajajo procesi, v katerih se število barionov in antibarionov ne ohranja, če obstajajo procesi, kjer se ne ohranjajata tako imenovani diskretni simetriji C in CP in če so ti procesi potekali v začetni fazi širjenja vesolja, ko to še ni bilo v temperaturnem ravnovesju.

Diskretne simetrije C,P,T in njihove kombinacije

Diskretne simetrije C, P in T pomenijo invariantnost fizikalnih zakonov na spremembo predznaka električnega naboja, na obrat prostora in na obrat časa. Meritve so ze do leta 1964 pokazale, da obstajajo interakcije med osnovnimi delci, kjer je vsaka izmed teh simetrij kršena, in da je pri razpadih električno nevtralnih mezonov K (povprečno 2 krat v 1000 razpadih) kršena tudi kombinirana simetrija CP. Krsitev CP je od leta 1973 kot intrinsična lastnost elektro-šibke interakcije vgrajena v Standardni model. V naravi naj bi se manifestirala v raznih procesih, ne samo pri razpadih mezonov K. Potrditev je zaradi težavnosti meritve prišla sele leta 2001, ko je izrecno temu cilju namenjen eksperiment, imenovan Belle, kot eden izmed prvih izmeril kršitev CP pri razpadih mezonov B. Ta se v okviru merskih napak ujema z napovedmi Standardnega modela. Kljub ujemanju pa zaradi velike količine prostih modelskih parametrov in zaradi eksperimentalno nepotrjenega mehanizma, ki pojasnjuje mase osnovnih delcev, večina znanstvenikov dvomi, da je Standardni model zares fundamentalna slika sveta. Natančnejše meritve kršitve simetrije CP so posredno občutljive na morebitne nove delce in nove fizikalne procese, ki jih Standardni model ne zajema in ki bi se kazali kot odstopanja meritev od napovedanih vrednosti. Sele ko bomo bolje razumeli, kaj se dogaja med najmanjšimi gradniki vesolja, bomo bolje razumeli njegovo celotno sliko.

Bitka za čimvečje število meritev

Eden izmed vodilnih laboratorijev za raziskave v fiziki osnovnih delcev je Raziskovalni center za fiziko osnovnih delcev KEK v Tsukubi na Japonskem. Tam že četrto leto obratuje trkalnik KEKB, naprava, s katero znanstveniki producirajo veliko število parov mezonov B in anti-B. Studij razpadov mezonov B, nestabilnih delcev, sestavljenih iz kvarkov b in lažjih kvarkov, je velikega pomena za razumevanje fundamentalnih lastnosti snovi in antisnovi. KEKB obsega velik podzemni kompleks pospeševalnih komor in magnetov, ki v vakuumskih ceveh pospešujejo elektrone in njihove antidelce, pozitrone, in jih v nasprotnih smereh usmerjajo vzdolž krožne poti z obsegom 3km. Na določenem mestu se poti elektronov in pozitronov sekata in pri trkih v parih nastajajo mezoni B in anti-B. Merilo za število nastalih parov na enoto časa je tako imenovana luminoznost trkalnika. Odvisna je od števila elektronov in pozitronov v trkajočih žarkih in od tega, kako so ti delci porazdeljeni v gruče, ki krožijo po trkalniku. Luminoznost KEKB se je 9. maja 2003 prvič dvignila nad rekordnih 10³⁴ /cm²s, s čemer je KEKB dosegel pomemben mejnik v fiziki pospeševalnikov visokih energij in fiziki osnovnih delcev. Pari mezonov B in njihovih antidelcev so posebej primerni za raziskave izvora majhne razlike med lastnostmi snovi in antisnovi. Ta razlika je povezana s kršitvijo simetrije CP in se med drugim kaže v današnji prevladi snovi nad anti-snovjo v vesolju. Zaradi statistične narave procesov v fiziki osnovnih delcev je za natančno primerjavo lastnosti mezonov B in njihovih antidelcev potrebno čim večje število enih in drugih. Najpomembnejši dejavnik za uspeh je torej velika luminoznost trkalnika, v katerem ti delci nastajajo. Rekordna vrednost 10³⁴ /cm²s, ki jo je dosegel trkalnik KEKB pomeni, da vsako sekundo tvorimo približno 10 parov mezonov B in anti-B, kar v normalnih obratovalnih okoliščinah pomeni približno 100 milijonov takih parov na leto. KEKB je od začetka obratovanja 1999 do danes ustvaril že več kot 150 milijonov parov mezonov B. Kolaboracija Belle, velika mednarodna raziskovalna skupina, ki združuje okoli 300 raziskovalcev iz 55 inštitucij z vsega sveta, je na podlagi zajetih podatkov leta 2001 dokončno potrdila kršitev simetrije CP pri razpadih mezonov B. V raziskovalni skupini sodeluje tudi 11 slovenskih raziskovalcev z Inštituta Jožef Stefan, Univerze v Ljubljani, Univerze v Mariboru in Politehnike v Novi Gorici. Prispevki slovenskih znanstvenikov segajo od razvoja novih detektorskih sklopov in trkalnika do metod za analizo eksperimentalnih podatkov. Za večjo luminoznost je potrebno povečati intenziteto tako elektronskega kot pozitronskega žarka, hkrati pa je treba oba na mestu trka z magnetno optiko kar najbolj stisniti, da je področje, v katerem prihaja do trkov, čim manjše. Zadostiti obema pogojema hkrati je velik tehnološki izziv. Povečevanje intenzitete žarkov nabitih delcev vodi namreč do nastanka vse močnejših elektromagnetnih polj v vakuumskih ceveh, po katerih žarka krožita, tako da je vse težje natančno nadzorovati njuno lego. Luminoznost 10³⁴ /cm²s, ki si jo je za cilj zastavil KEKB, so ob predlogu za izgradnjo leta 1994 mnogi ocenili za nerealistično in preveč ambiciozno. Trkalnik PEP-II v Centru za linearne pospeševalnike v Stanfordu v Kaliforniji, prav tako namenjen tvorbi mezonov B, si je na primer za cilj zastavil kar trikrat manjšo luminoznost. Pot do premostitve tehnoloških ovir je bila pri trkalniku KEKB dolga skoraj deset let in je vodila preko razvoja do uporabe vrste novih tehnologij, na primer na področju super-prevodnih pospeševalnih komor za žarke z visoko intenziteto. Zagon trkalnika KEKB je kljub vsemu od začetka obratovanja potekal sorazmerno gladko in luminoznost je že v prvem letu dosegla petino načrtovane vrednosti, kar pri tovrstnih pospeševalnikih še zdaleč ni pravilo. Doseg načrtovane vrednosti v štirih letih obratovanja je izjemen uspeh v svetovnem merilu. Hitro povečevanje količine podatkov, ki ga na podlagi rekordnih uspehov trkalnika KEKB v kolaboraciji Belle pričakujemo v bližnji prihodnosti, bo pomembno ne le za natančnejši študij kršitve simetrije CP, ampak lahko pripelje tudi do novih odkritij v fiziki osnovnih delcev.