Big Bangs hemmeligheder og mørkt stof

På det japanske forskningscenter for partikelfysik KEK, det nye partikelacceleratorforsøg Belle II startede driften efter otte års konstruktion. Forskere fra hele verden ventede spændt på nyheder om de første kollisioner. 20 forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) er involveret i forsøget. Baseret på Belle II -dataene de vil studere begivenhederne efter big bang og finde ud af hemmeligheden bag mørkt stof. I går aften kl. 17.33 tysk tid, første data blev målt.

Belle II -detektoren blev opfattet i 2010 som efterfølgeren til det vellykkede Belle -eksperiment, der var blevet udført fra 1999 til 2010 og muliggjorde nogle bemærkelsesværdige fund inden for fysisk grundforskning. Belle II er placeret på KEK, et forskningscenter for partikelfysik omkring 55 km nordøst for Tokyo i Tsukuba, Ibaraki -præfekturet, Japan. I denne partikelaccelerator, elektroner med modstående antipartikler støder sammen og producerer tunge kvarker og leptoner, partikler, der ikke længere findes i nutidens univers. "Mens Large Hadron Collider på CERN er acceleratoren med de højeste energier -det er her, Higgs -bosonen blev opdaget i 2012 -, den japanske superaccelerator har verdens højeste lysstyrke, hundrede gange højere end faciliteterne, der hidtil har været drevet, "siger Florian Bernlochner, Professor ved KIT's Institute of Experimental Particle Physics.

Baseret på dataene, forskere ønsker at udforske begivenhederne kort efter big bang. Generering af såkaldte b-kvarker og deres antipartikler er af særlig interesse. Op til 50 milliarder af disse stof-anti-stof-par skal produceres i de næste otte år. Efter et liv på næsten halvanden billioner af et sekund (10-12 sekunder), disse tunge kvarker forfalder til lettere, stabile partikler. Gør dette, de overtræder den såkaldte CP-symmetri (denne opdagelse blev tildelt en nobelpris i 2012), som materie og anti-stof viser en lidt anden adfærd under henfald.

"Denne asymmetri, imidlertid, er ikke tilstrækkelig til at forklare, hvorfor der var et overskud af stof tilbage i det tidlige univers efter afkøling. Dagens synlige verden består af dette overskud, "Professor Bernlochner siger.

Af denne grund, Belle II -eksperimentet søger efter nye kilder til CP -krænkelse samt nye fænomener og elementære partikler. Søgninger efter mørkt stof vil være af særlig betydning. Mørkt stof er ikke direkte synligt og interagerer kun svagt med normalt stof:Belle II-eksperimentet vil være i stand til at søge efter medium-lette partikler med hidtil uopnåelig præcision.

Flere institutter for KIT har ydet vigtige bidrag til Belle II -eksperimentet:Institute for Theoretical Particle Physics var stort set involveret i udviklingen af ​​det planlagte fysikprogram. Institute of Experimental Particle Physics udviklede og implementerede mange algoritmer til at rekonstruere virkelige partikler fra detektorens elektroniske signaler. Kun med deres hjælp kan kollisionerne analyseres. Og dataene fra det i mellemtiden afsluttede Belle -eksperiment blev brugt til vigtige forundersøgelser vedrørende de fysiske fænomener, der skal måles nu. Institute for Information Processing Technology udviklede ny hardware til at søge efter nye fænomener i sjældne henfald af tau-leptoner. Institute for Data Processing and Electronics og ASIC og Detector Laboratory udviklede de strålingsresistente mikrochips til aktivering og udlæsning af pixelsensorer.