Belle II måler de første partikelkollisioner

I den nye SuperKEKB-accelerator i Japan er de første kollisioner af stof og anti-stofpartikler blevet påvist. Forskere fra LMU og Universe Cluster er involveret i eksperimenterne.

Partikelfysikere har ventet længe på dette øjeblik:Den 26. april 2018 kl. 0:38 GMT+09:00 i KEK (Japans High Energy Accelerator Research Organization) i Tsukuba, stråler af stof og anti-stofpartikler kolliderede for første gang i den nye SuperKEKB-accelerator. Nyheden om denne succes kom fra detektoren, også:Belle II-instrumentet, hvilket også er en ny udvikling, "savede" og registrerede partikelsporene, der blev produceret ved kollisionen. Forskere håber, at eksperimentet vil hjælpe dem til at forstå, hvorfor det oprindelige balancerede forhold mellem stof og antistof i universet ændrede sig, så den nu stort set ikke indeholder noget af det sidste.

Hvad er nøglen til at løse sagen/antistof-mysteriet? Forskere forsøger at finde det i forfaldsmønstre af kortlivede partikler, Især B-mesoner, hvor der kan observeres et lille overskud af stof.

B-mesoner er par af kvarker med en særlig karakteristik:En af de to kvarker er enten en skønhedskvark (B-) eller den tilsvarende antipartikel. B-mesoner dannes, når elektroner og positroner (anti-elektroner) kolliderer og tilintetgør hinanden.

Søg efter særlige forfald

SuperKEKB fremskynder elektroner og positroner, der cirkulerer i modsatte retninger, før de bringes i kollision i Belle II -detektoren. Belle II registrerer og analyserer konsekvenserne af disse kollisionshændelser. "Partikelsporene skal måles meget præcist, hvis vi skal opdage henfald, der afviger fra normen, "forklarer Dr. Hans-Günther Moser fra Max Planck Institute for Physics (MPP)." Denne opgave falder til en pixel detektor med høj følsomhed, som er placeret direkte ved kollisionspunktet i centrum af Belle II. "Prof. Dr. Thomas Kuhr fra LMU tilføjer:" Ud over forbedrede detektorer, Der kræves også sofistikerede algoritmer for at finde de mindste afvigelser, når man analyserer de store mængder registrerede data."

For otte år siden, opgraderingsforanstaltninger begyndte på KEK -acceleratoren og Belle -detektoren i Tsukuba. Målet med dette store projekt er at øge det tidligere opnåelige udbytte af B-mesoner med en faktor 40:I løbet af de næste 10 år, SuperKEKB-Belle II-kombinationen forventes at producere og evaluere omkring 50 milliarder B-mesoner. Denne enorme stigning i datamængden øger også chancen for at finde det efterspurgte henfaldsmønster.

Forskere fra LMU, Excellence Cluster Universe, Max Planck Institute of Physics og det tekniske universitet i München (TUM) er involveret i konstruktionen af ​​den inderste detektor og i udviklingen af ​​softwaren til evaluering af dataene.

En ringaccelerator på hjemmestrækningen

Et afgørende innovativt træk ved SuperKEKB er en nydesignet positronring og et komplekst system af superledende magneter, der holder partikelbundene på rette spor. Den nye Belle II -detektor, hvis funktioner er perfekt matchet til anlægget, vil blive taget i brug samtidig med den opgraderede accelerator.

Et par uger siden, en elektron- og en positronstråle blev tilført. Siden da, forskere og teknisk personale har arbejdet på at justere partikelstrålerne til kollisionspunktet inde i Belle II -detektoren. Derudover instrumenter, der er bygget på MPP, bruges i øjeblikket til at måle baggrundsignaler, der kan forstyrre fremtidige analyser. Efter denne testfase, de sidste komponenter, herunder pixeldetektoren, i hvis udvikling MPP har spillet en afgørende rolle, vil blive installeret og kalibreret. Den nuværende plan er, at det videnskabelige program skal komme i gang i begyndelsen af ​​næste år.