W zderzeniach proton-proton produkcja cząstek z kwarkami b i anty-b zachodzi głównie pod małymi kątami w stosunku do osi wiązek i jest silnie skorelowana (Rys.1). Oznacza to, że zarówno mezon B jak i jego antycząstka anty-B lecą albo razem do przodu, albo razem do tyłu (Rys.2).
|
|
Rys.2 |
Dla efektywnego badania procesów łamania CP konieczna jest detekcja i identyfikacja obu tych cząstek. Ich skorelowana produkcja sprawia, że wystarczy zbudować detektor obejmujący stosunkowo mały kąt bryłowy, w postaci jednoramiennego spektrometru. Stosunkowo długi czas życia cząstek pięknych (rzędu 10-12 s) powoduje, że można mierzyć ich długość rozpadu, tzn. odległość między wierzchołkiem oddziaływania, w którym cząstka została wytworzona, a wierzchołkiem wtórnym, w którym następuje jej rozpad. Do tego potrzebny jest specjalny detektor wierzchołka (Rys.3). Mierzy on z dużą precyzją punkty na torach w pobliżu obu wierzchołków.
 Rys.3 |
 Rys.4 |
Dokładne pomiary położenia wierzchołków rozpadów cząstek powabnych i pięknych to od wielu lat domena krzemowych detektorów półprzewodnikowych. W eksperymencie LHCb bardzo dokładne pomiary czasów rozpadów cząstek na podstawie ich mierzonych długości rozpadów są szczególnie ważne przy badaniu mezonów Bs. Bardzo małe różnice masy dla dwóch stanów masowych tych mezonów prowadzą do bardzo szybkich oscylacyjnych przejść między Bs i anty-Bs. Detektor wierzchołka w eksperymencie LHCb składać się z 25 stacji detektorów krzemowych w formie półkoli (Rys.4 i Rys.5). Na jednej stronie wafli krzemowych o grubości 220 μm umieszczone są paskowe elektrody odczytu o zmiennej segmentacji. Każda stacja składa się z dwóch płaszczyzn detektorów. Na przemian odczytywane są współrzędne radialne i azymutalne punktów na torach cząstek (Rys.6). Takie rozwiązanie wynika z konieczności szybkiej rekonstrukcji wtórnego wierzchołka rozpadu B dla potrzeb trygera drugiego poziomu. Informacje będą zbierane z 220 000 kanałów odczytu.
 Rys.5 |
 Rys.6 |
 Rys.7 |
Dokładność rekonstrukcji wierzchołka jest tym większa, im bliżej wiązki zostanie umieszczony detektor. Z tego względu wafle silikonowe położone są w specjalnie poszerzonej rurze próżniowej akceleratora. Wiązki protonów w akceleratorze są grubsze przy początkowym wprowadzaniu paczek protonów do pierścienia rury próżniowej akceleratora, a potem, w miarę przyspieszania, ich przekrój poprzeczny maleje. Detektor wierzchołka został więc wyposażony w skomplikowany mechanizm umożliwiający zbliżanie połówek wafli detektora na odległość ok. 0,5 cm od wiązek w czasie normalnej pracy detektora i wycofywanie ich o ±3 cm podczas wprowadzania wiązek (Rys.7).
Dokładność rekonstrukcji wierzchołka oddziaływania wzdłuż osi wiązki oceniana jest na 40 μm. Dokładność pomiaru czasu rozpadu zależy od kanału rozpadu. Typowe wartości to σt = 30 fs dla rozpadu Bs → J/ψφ i σt = 43 fs dla rozpadu Bs → Dsπ.