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Suche nach Antimaterie: SuperKEKB-Beschleuniger startet durch

Der Teilchenbeschleuniger SuperKEKB in Japan steht nach achtjähriger Umbaupause kurz vor dem Neustart: Demnächst werden in dem komplett modernisierten Beschleunigerring wieder Elektronen und Positronen zur Kollision gebracht. Der ebenfalls umgebaute Detektor, Belle II, zeichnet die Ereignisse dann in nie gekannter Präzision auf und wertet sie aus.

Der Belle II-Detektor zeichnet die von SuperKEKB produzierten Teilchenkollisionen auf und wertet sie aus. (Foto: Shota Takahashi/KEK)

Mit dem Belle-II-Experiment wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine seltene Symmetrieverletzung untersuchen – und die Frage klären, warum im heutigen Universum kaum mehr Antimaterie vorkommt. Eine entscheidende Rolle dabei spielen Zerfälle von B-Mesonen. Diese Teilchen werden beim Zusammenprall von Elektronen und Positronen gebildet.

Der neue SuperKEKB-Beschleuniger produziert 40mal so viele Kollisionsereignisse wie sein Vorgänger – und damit auch deutlich mehr Daten. Um diese analysieren zu können, wird derzeit auch der Belle-Detektor nachgerüstet. An Belle II arbeiten etwa 100 Forschungseinrichtungen aus 25 Ländern. Das Max-Planck-Institut (MPI) für Physik ist am Bau des innersten Detektors beteiligt.

„Mit diesem Pixel-Vertex-Detektor lässt sich der Zerfallsort der B-Mesonen mit höchster Präzision messen“, erklärt Hans-Günther Moser, Wissenschaftler am MPI für Physik. „Diese Informationen sind entscheidend, um mögliche Abweichungen bei den Teilchenzerfällen feststellen zu können.“

Am 21. März 2018 wurde erfolgreich ein Elektronenstrahl in den Beschleunigerring eingebracht. Ihm folgt Anfang April ein Positronenstrahl. Parallel dazu laufen die letzten Vorbereitungen für die erste Teilchenkollision, die in einigen Monaten stattfinden soll.

Ein Tandem für die Suche nach neuer Physik

Der SuperKEKB-Beschleuniger und der Belle II-Detektor bilden ein Tandem, mit dem Wissenschaftler nach neuer Physik jenseits des Standardmodells suchen. Hinweise darauf hoffen sie in seltenen Zerfällen von Elementarteilchen zu finden, wie B-Mesonen, C-Quarks und Tau-Leptonen.

Mit der Modernisierung stellt SuperKEKB einen neuen Rekord auf. Im Vergleich mit anderen Beschleunigern erzielt er die höchste Luminosität. Darunter versteht man die Anzahl von Kollisionen pro Sekunde und definierter Fläche. Auch gegenüber seinem Vorgänger legt SuperKEKB deutlich zu: Pro Sekunde entstehen 1.000 B-/Anti-B-Mesonenpaare – bei KEKB waren es 25.

 

Kontakt:

Dr. Hans-Günther Moser
Max-Planck-Institut für Physik
Chair Institutional Board Belle II
+49 89 32354-248