Indre del af japanske opgraderede partikelaccelerator nærmer sig afslutning

Et internationalt forskerteam har annonceret færdiggørelsen af ​​den yderste skal af Silicon Vertex Detector (SVD) den 24. maj efter seks års arbejde. Den færdige SVD vil blive placeret inde i en af ​​Japans største partikelacceleratorer senere på året.

Den SVD, der i øjeblikket er under opførelse, er en del af Belle II -eksperimentet, hostet af High Energy Accelerator Research Organization (KEK) i Tsukuba, nord for Tokyo, som har til formål at søge efter fysik ud over standardmodellen for partikelfysik. Selvom standardmodellen har hjulpet med at forklare elementære partiklers adfærd i universet, det forklarer kun lidt andre lige så betydningsfulde fænomener, der har formet universet, herunder arten af ​​mørkt stof. Hvis forskere fuldt ud skal forstå, hvordan universet blev skabt, de skal finde en ny teori om partikelfysik.

SVD vil finde præcise placeringer af partikler med 35 mikrometer præcision. Forskere vil analysere partiklerne, der dannes ved at kollidere partikler inde i KEKs nyopgraderede partikelaccelerator SuperKEKB. Hvis der findes uopdagede partikler, de skal vises på steder, der ikke er forudsagt af aktuelle teorier.

Detektorens høje ydeevne skyldes dets innovative design og den høje mekaniske præcision opnået af forskerne, der byggede den, herunder teamet på Kavli -instituttet for universets fysik og matematik (Kavli IPMU), der har bygget det yderste lag af SVD siden 2012.

SVD består af 16 stiger, der overlapper hinanden for at skabe sin signaturlygterform, hver stige fungerer som en sensor til at bestemme placeringen af ​​en partikel. Stiger er bygget ved hjælp af trapezformede eller rektangulære halvledende siliciumsensorer, og hver har 512 strimler skåret langs forsiden, og 768 strimler skåret langs dens bagside. Når en partikel passerer gennem SVD, dens placering registreres af et elektrisk signal, der frigives fra strimlerne tættest på kontaktpunktet.

Mens designet lyder enkelt nok, teamet på Kavli IPMU, ledet af lektor Takeo Higuchi, måtte overvinde et bjerg af udfordringer, som at udvikle og bygge jigs specielt skræddersyet til stigemontering, etablering af procedurer til kontrol af limviskositet, og udvikle en præcis elektrisk trådbindingsprocedure, der kunne sikre høj effektivitet og trækkraft.

I 2016, holdet havde skabt en prototype stige, men der skulle indføres en mere streng protokol for at producere de resterende 15 SVD -stiger og tre reservedele. Dette omfattede øget brug af maskinudstyr til at opretholde høj kvalitet og minimere menneskelige fejl, udviklingen af ​​en 100-siders manual, flere kontrolpunkter spredt ud over udviklingsperioden for at sikre, at eventuelle fejl hurtigt kunne identificeres, detaljeret registrering af hvornår og hvor bygningsdele blev købt og afsendt, og uddannelse af forskere til at blive fagfolk inden for SVD -stiger.

SVD er planlagt til at blive placeret inde i SuperKEKB i november i år med håb om at starte dataanalyse inden februar 2019.