SuperKEKB nimmt Testbetrieb auf

  • 22. March 2016

Im Teilchenbeschleuniger der nächsten Generation kreisen erstmals Elektronen und Positronen – noch ohne Kollision.

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.

Abb.: Aufbau des SuperKEKB-Beschleunigers mit dem Belle-II-Detektor (Bild: KEK)

Abb.: Aufbau des SuperKEKB-Beschleunigers mit dem Belle-II-Detektor (Bild: KEK)

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

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