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Bundesforschungsministerin Prof. Johanna Wanka besucht deutsch-japanisches Teilchenphysik-Experiment

Gießener Physikerinnen und Physiker beteiligt an Belle-II-Experiment am Forschungszentrum für Hochenergiephysik KEK in Japan – Forschung jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik

Nr. 88 • 1. Juni 2016

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Gruppenbild am Forschungsinstitut für Hochenergiephysik KEK in Tsukuba (Japan) mit Bundesforschungsministerin Prof. Dr. Johanna Wanka(vorn, 4. v. l.) und PD Dr. Sören Lange, II. Physikalisches Institut der JLU und Sprecher der deutschen Sektion des Belle-II-Experimentes (vorn, 2. V. l.) sowie weiteren Vertretern aus Deutschland und Japan. Foto: KEK High Energy Accelerator Organization


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Bundesforschungsministerin Prof. Dr. Johanna Wanka besichtigt das Belle-II-Experiment am Forschungsinstitut für Hochenergiephysik KEK in Tsukuba (Japan), ein deutsch-japanisches Forschungsprojekt. Foto: KEK High Energy Accelerator Organization
Hoher Besuch am Forschungszentrum für Hochenergiephysik KEK in Tsukuba, Japan, an dem auch Gießener Physikerinnen und Physiker forschen: Am Rande des G7-Gipfels in Japan hat sich Bundesforschungsministerin Prof. Dr. Johanna Wanka am 17. Mai 2016 über das Teilchenphysikexperiment Belle II am Teilchenbeschleuniger SuperKEKB am KEK informiert. Die Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) wurde dabei vertreten durch PD Dr. Sören Lange (II. Physikalisches Institut), der derzeit der Sprecher der deutschen Sektion des Belle-II-Experimentes ist.

Ziel des Experimentes ist die Untersuchung von sehr seltenen Elementarteilchenprozessen, mit denen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik forschen. Dazu bedienen sie sich eines Tricks: Teilchenprozesse mit Schleifen. In diesen Schleifen können schwere Elementarteilchen, die viel schwerer als die Beschleunigerenergien sind, für sehr kurze Zeitintervalle als sogenannte virtuelle Teilchen erzeugt werden. Die physikalische Grundlage dafür ist die Heisenberg’sche Unschärferelation. Am Belle-II-Experiment werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dieser indirekten Methode nach neuen Teilchen mit Massen bis zu 100 TeV (etwa 100.000 Protonenmassen) und größer suchen können. Bei direkten Suchen wie am LHC-Beschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum CERN ist nur ein Massenbereich bis etwa 10 TeV (etwa 10.000 Protonenmassen) zugänglich.

Im Februar dieses Jahres gelang es erstmals, im Belle-II-Experiment Teilchenstrahlen stabil zu speichern und zirkulieren zu lassen. Das Experiment wird noch aufgebaut; erste Daten werden voraussichtlich ab 2018 genommen werden. Die erforderliche hohe Anzahl von Teilchenkollisionen ermöglicht eine neue Technologie, die „Nanobeam“ genannt wird. Dazu werden im Teilchenbeschleuniger SuperKEKB Kollisionen von Elektronen und Positronen herbeigeführt. Zum ersten Mal weltweit wird dabei die Größe des Bereichs der Kollisionen in vertikaler Richtung geringer als 100 Nanometer (0,000000001 Meter) sein.

Der Gießener Beitrag ist die Datenerfassung des Pixeldetektors, der eine Datenmenge von etwa fünf DVDs pro Sekunde erfassen kann (20 GB/s). Diese enorme Bandbreite wird durch die durch die Nutzung optischer Glasfaser-Technologie und hochintegrierter elektronischer Schaltkreise erreicht. Die Beteiligung des II. Physikalischen Instituts der JLU an Belle II wird seit 2010 mit insgesamt rund einer Million Euro gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie vom „Research and Innovation Staff Exchange (RISE)“-Programm der Europäischen Union (EU), einer Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme im Rahmen des EU-Forschungsförderprogramms Horizont 2020.

Insgesamt sind elf deutsche Institute und rund 100 deutsche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Mitglied im Belle-II-Experiment. Der deutsche Beitrag ist ein Pixeldetektor, der 8 Millionen Pixel auf einer sehr kleinen Fläche enthält. Damit wird eine präzise Vermessung der Spuren der während der Kollision erzeugten Teilchen möglich sein.

  • Kontakt



II. Physikalisches Institut
Heinrich-Buff-Ring 16, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-33242

Pressestelle der Justus-Liebig-Universität Gießen, Telefon: 0641 99-12041

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