Das Belle II-Experiment

Dem Antimaterie-Rätsel auf der Spur

Warum gibt es im Universum Materie, aber kaum Antimaterie? Dieser Frage gehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Belle II-Experiment in Japan nach. Im Teilchenbeschleuniger SuperKEKB (Umfang: 3 Kilometer) wird Materie (Elektronen) und Antimaterie (Positronen) zur Kollision gebracht. In den dabei produzierten Teilchen suchen die Forscher nach Indizien, die den Überschuss an Materie erklären könnten.

Nach heutigem Wissen entstand dieses Ungleichgewicht, weil eine grundlegende Symmetrieeigenschaft von Teilchen verletzt ist. Neue Erkenntnisse erhoffen sich die Physiker von B-Mesonen, bei denen sie bereits eine Verletzung dieser Symmetrie nachweisen konnten. Diese Teilchenart entsteht, wenn Elektronen und ihre Antiteilchen, die Positronen aufeinanderprallen.

Als "Fabrik" für die B-Mesonen dient der SuperKEKB-Beschleuniger. B-Mesonen leben nur sehr kurz, nach winzigsten Sekundenbruchteilen zerfallen sie in andere Teilchen. Diese Zerfallsspuren werden vom Belle II-Detektor aufgezeichnet und analysiert. Damit die Unterschiede in den Zerfallsmustern der B-Mesonen und ihrer Antiteilchen sichtbar werden, muss der Detektor deren Zerfallsorte exakt vermessen. Im innersten Bereich von Belle II befindet sich daher ein hochauflösender Pixel-Vertex-Detektor – eine Art Präzisionskamera – an dessen Entwicklung das MPP federführend beteiligt war.

 

Neu gerüstet für die Zukunft

Um die Messungen zu verbessern, wurde die Anlage ab dem Jahr 2011 komplett modernsiert: Künftig werden pro Sekunde etwa 750 B-Anti-B-Mesonpaare erzeugt, das entspricht der 30-fachen Produktionsrate des Vorgängermodells KEKB. Parallel dazu wurde auch der frühere Belle-Detektor zu Belle II umgerüstet. Die Messungen mit SuperKEB/Belle II begannen im März 2019.

Materie und Antimaterie

Nach dem Urknall entstanden schwere, noch unbekannte Materie- und Antimaterieteilchen. Diese Urteilchen zerfielen in die uns heute bekannten Teilchen und deren Antiteilchen: In Quarks und Antiquarks, in Elektronen und Positronen, in Myonen und Antimyonen und so weiter.

Treffen ein Teilchen und sein entsprechendes Antiteilchen zusammen, wandeln sie sich in Energie um; sie vernichten sich gegenseitig. Daher dürfte sich im Universum keine Materie gebildet haben – zumindest nicht dauerhaft.

Allerdings liefern uns Atome, Moleküle, Sterne, Planeten und Galaxien den schlagenden Beweis für die Existenz von Materie. Die Physiker vermuten, dass die schweren Urteilchen unterschiedlich zerfielen: Es bildeten sich etwas mehr Materie- als Antimaterieteilchen, also mehr Quarks als Antiquarks, mehr Elektronen als Positronen und so weiter. Da sich Materie und Antimaterie gegenseitig auslöschen, blieb im Universum nur der geringe Materieüberschuss bestehen.

Mehr Informationen zur Gruppe "Belle II"

Aktuelle Meldungen

20.11.2017

Die Vorbereitungen für den neuen Belle-II-Detektor am modernisierten SuperKEKB-Beschleuniger in Japan laufen auf Hochtouren. Vor einigen Monaten wurde Belle II an seinen Platz im Beschleunigerring geschoben. Jetzt folgen Tests der einzelnen Detektorsysteme: Am 18. November 2017 haben Physiker und…

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11.04.2017

Das Belle II-Experiment hat einen wichtigen Schritt gemacht – im wahrsten Sinne des Wortes: Der neue Detektor wurde an seinen Bestimmungsort im SuperKEKB-Beschleunigerring transportiert.

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27.02.2017

Noch "wartet" der SuperKEKB-Beschleuniger in Japan auf die Ankunft "seines" Detektors: Belle II. In einigen Monaten soll der Detektor erstmals in den Beschleuniger-Ring eingepasst werden – erste Messungen sollen 2018 stattfinden. Die MPP-Projekte für Belle II laufen unterdessen erfolgreich weiter:…

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24.05.2016

Prof. Dr. Johanna Wanka, Bundesministerin für Bildung und Forschung, besichtigte kürzlich das Belle II-Experiment an der japanischen Beschleunigeranlage KEK. Der Belle-Detektor wird derzeit modernisiert, um künftig Teilchenspuren präziser auswerten zu können. Das Max-Planck-Institut für Physik (MPP)…

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02.03.2016

Erstes Lebenszeichen vom Teilchenbeschleuniger SuperKEKB: Seit kurzem drehen Elektronen und Positronen in der modernisierten Anlage am japanischen Forschungszentrum KEK ihre Runden. Auf Kollisionskurs werden die Elektron- und Positron-Strahlen voraussichtlich im Jahr 2017 gehen. Das Studium der…

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05.11.2015

In München wurde kürzlich ein hochempfindlicher Sensor zur präzisen Vermessung von Teilchenspuren vorgestellt. Es handelt sich um das erste Modul für den Vertex-Detektor des Belle II-Experiments am japanischen Beschleunigerzentrum KEK. Der Detektor soll ab 2017 zum Einsatz kommen und Kollisionen von…

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23.09.2015

Um Themen der Hochenergie- und Astroteilchenphysik geht es vom 4. bis 9. Oktober 2015 in Wildbad Kreuth: Das Max-Planck-Institut für Physik veranstaltet dort die diesjährige ISMD-Konferenz (International Symposium on Multiparticle Dynamics), die seit 1970 im Jahresturnus an wechselnden Orten…

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15.11.2014

Jelena Ninković wurde auf dem IEEE Nuclear Science Symposium in Seattle am 15. November mit dem 2014 Radiation Instrumentation Early Career Award ausgezeichnet.

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Gruppenmitglieder

E-Mail-Adresse: E-Mail@mpp.mpg.de
Telefonnummer: +49 89 32354-Durchwahl
Name Funktion E-Mail Durchwahl Büro
Bierwirth, Lukas PhD Student brwrth 554 126C
Caldwell, Allen, Prof. Dr. Director caldwell 529 212
Chekelian, Vladimir Senior Scientist shekeln 219 124C
Hattenbach, Maximilian Kei Student maxkeiha 448 111C
Hiesl, Simon Student hiesl 555 C128
Humair, Thibaud, Dr. Postdoc thumair 307 118C
Kiesling, Christian, Prof. Dr. Emeritus cmk 258 113C
Krätzschmar, Thomas, Dr. PhD Student kraetzsc 557 117C
Kurten, Godo Student kurten 555 C128
Leis, Ulrich Engineering leis 550 122C
Meggendorfer, Felix PhD Student fmegg 555 128C
Moser, Hans-Günther, Dr. Senior Scientist moser 248 114C
Paul, Stephan Senior Scientist spaul 356 112C
Popov, Ivan Student popov 393 116C
Reif, Markus PhD Student mreif 389 115C
Schmidt, Elia Student elia 552 125C
Simo, Xavier Student simo 552 125C
Skorupa, Justin PhD Student jskorupa 554 126C
Tanzarella, Luciana Student ltanzar 552 125C
Tittel, Oskar PhD Student otittel 380 115C
Urbschat, Bela Student urbschat 380 C115
Varela, Mariangela Student mavarela 552 125C
Wach, Benedikt, Dr. PhD Student wach 554 126C
Wacker, Ina Secretary ina 207 213
Wallner, Stefan, Dr. Postdoc swallner 356 112C
Wang, Boqun, Dr. Postdoc wang KEK (372) KEK (127C)
Yuxin, Liu liuyux 248 114C

Schlüsselpublikationen

Study of B0->ρ+ρ−decays and implications for the CKM angle φ2
P. Vanhoefer, J. Dalseno, C. Kiesling et al.
Phys. Rev. D 93, 032010 (2016)
arXiv:1510.01245

First Observation of the Decay B0->psi(2S)pi0
V. Chobanova, J. Dalseno, C. Kiesling et al.
Phys. Rev. D 93, 031101 (2016)
arXiv:1512.06895

Measurement of Branching Fractions and CP Asymmetries in B -> wK Decays and First Evidence of CP Violation in B0 -> wKS
V. Chobanova, J. Dalseno, C. Kiesling et al.
Phys. Rev. D 90, 012002 (2014)
arXiv:1311.6666

Measurement of the CP Violation Parameters in B0 -> pi+ pi- Decays
J. Dalseno, K. Prothmann, C. Kiesling et al.
Phys. Rev. D 88, 092003 (2013)
arXiv:1302.0551