SuperKEKB nimmt Testbetrieb auf

Bei der Konstruktion des Teilchen­beschleunigers SuperKEKB am japanischen Forschungs­zentrum KEK ist ein Meilen­stein erreicht: Elektronen und Positronen kreisen erstmals in den beiden dafür vorgesehenen Speicher­ringen. Nach verschiedenen Testläufen soll ab 2017 die Experimentier­phase beginnen, in der die beiden Teilchen­strahlen zur Kollision gebracht werden. Eine wesentliche Frage­stellung bei den Experimenten wird sein, warum die Anti­materie, die in ähnlicher Menge wie die uns umgebende Materie existieren sollte, im Universum weitest­gehend verschwunden ist. Mainzer Physiker sind an der Entwicklung des zugehörigen Detektors beteiligt, der die entstehenden Teilchen und ihre Zerfalls­produkte aufzeichnet. Zudem werden Physiker aus der Arbeits­gruppe von Concettina Sfienti gemeinsam mit etwa 600 Wissenschaftlern aus 23 Ländern an der Auswertung der Experimente mitarbeiten.

Ebenso wie der Beschleuniger, der seinen Vorgänger KEKB ablöst und eine um das vierzig­fache größere Kollisions­rate erlaubt, wird auch der verwendete Detektor Belle für die zu erwartenden extremen Anforderungen modernisiert. Der deutsche Beitrag zum neuen Detektor Belle II ist ein hoch­auflösender Spur­detektor im Herzen der Apparatur, der den Kollisions­punkt und die Spuren der erzeugten Teilchen sehr genau bestimmen kann: Die Ungenauig­keit wird weniger als die Hälfte der Dicke eines menschlichen Haares betragen.

Die Expertise der Mainzer Physiker liegt dabei in der Software zur Überwachung des Detektors und der Auslese­elektronik. Mit dieser Software werden die Betriebs­parameter des Detektors gesteuert und seine Leistungs­fähigkeit wird kontinuierlich kontrolliert. Die hohe Kollisions­rate macht es zwar erforderlich, bis an die Grenze des Machbaren leistungs­fähige und somit kost­spielige Hardware einzusetzen, soll es im Gegen­zug aber auch ermöglichen, selten auf­tretende Ereignisse zu registrieren.

„Das ist ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung von SuperKEKB – einem Beschleuniger, der eine vierzigmal höhere Luminosität erreichen wird als der stärkste Collider, der je gebaut wurde. Das Experiment wird uns den größten Datensatz von hochpräzise vermessenen Teilchen­kollisionen liefern, der bisher produziert worden ist, und könnte zur Entdeckung neuer Teilchen führen“, so Concettina Sfienti, Professorin am Institut für Kernphysik der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz.

Zudem erhofft man sich, extrem selten vorkommende Ereignisse nachzuweisen, die in frühen Phasen unseres Universums stattgefunden haben könnten – und damit neue physikalische Gesetze jenseits des Standard­modells zu entdecken.

JGU / DE