Лаборатория тяжёлых кварков и лептонов была создана в целях исследования фундаментальных вопросов физики высоких энергий. В лаборатории ведутся работы по прецизионной проверке Cтандартной модели и изучению физики за её пределами, в частности: исследования свойств очарованных и прелестных адронов, а также тяжёлого кваркония; поиск новых стандартных состояний чармония и боттомония; поиск новых экзотических состояний, нейтральных и заряженных, адронов нового типа, так называемых XYZ-состояний; прецизионное измерение свойств τ-лептонов. Сотрудники Лаборатории являются членами международных коллабораций Belle & Belle II (KEK, Япония), CMS (CERN, Швейцария), DANSS, CALICE и принимают непосредственное участие как в обработке экспериментальных данных, так и в создании детекторов.
Основными направлениями деятельности лаборатории являются:
С 1998 по 2010 год KEK, Японская исследовательская организация по высокоэнергетическим ускорителям, управляла KEKB, 3-километровым асимметричным электронно-позитронным коллайдером, поставив тем самым мировой рекорд светимости 2,11 × 10^34 см^-2 с^-1. Энергии пучка были выбраны такими, что в столкновениях в основном были образованы В-мезоны. Эксперимент Belle сделал точные измерения характеристик пар B- и анти-B-мезонов и подтвердил эффект CP-нарушения, как описано в теории Макото Кобаяши и Тошихиде Маскавы, которые оба были награждены Нобелевской премией по физике в 2008 году. Считается, что нарушение СР является одним из истоков для наблюдаемого доминирования вещества над антивеществом в нашей нынешней вселенной. Однако измеренный уровень CP-нарушения, безусловно, недостаточен для количественного объяснения фактической асимметрии. Поэтому требуется гораздо более глубокое понимание связанных явлений.
SuperKEKB - это проект модернизации в KEK, чтобы увеличить мгновенную светимость примерно в 40 раз до 8 × 10^35 см^-2 с^-1. B-фабрика следующего поколения будет проводить исследования новой физики за пределами стандартной модели. В то время как эксперименты LHC обеспечивают прямое сканирование на массах нескольких ТэВ, высокоточные измерения редких распадов и CP-нарушение в тяжелых кварках и лептонах обеспечивают уникальное изучение новой физики в этих и даже более высоких массовых масштабах благодаря воздействию новых частиц в процессах более высокого порядка. Измерения процессов с внутренними петлями и раньше давали доступ к большим массам до того, как ускорители были доступны для непосредственного достижения этих масштабов.
Поскольку ускоритель SuperKEKB будет производить электрон-позитронные столкновения с гораздо большей скоростью, детектор также нуждается в обновлении (см. Рисунок 1 справа). Система сбора данных будет переработана с помощью сети оптических волокон. Электроника триггера будет заменена новой системой. Будет добавлен детектор пикселей, обеспечивающий лучшее разрешение для отслеживания частиц, а новый кремниевый детектор вершин будет охватывать больший телесный угол. Кроме того, недавно была построена центральная камера слежения, камера распространения времени и черенковский детектор с воздушным движением.