Echtzeit-Datenerfassung entwickelt an der JLU

Nach nahezu zehn Jahren Vorbereitung ist es am neuen Belle II Experiment am neuen Teilchenbeschleuniger SuperKEKB in Tsukuba, Japan, ist es gelungen, die ersten Teilchenkollisionen zu beobachten. Der Belle II Detektor wurde von einer internationalen Kollaboration von mehr als 750 Wissenschaftlern in 25 Ländern entwickelt und installiert. Von Seiten der JLU Giessen sind Wissenschaftler und Doktoranden am II. Physikalischen Institut beteiligt. Über die letzten Jahre wurde hier ein hochintegiertes System zur Auslese eines Silizium-basierten Detektors, des sogenannten Pixeldetektors, zum präzisen Nachweis von geladenen Teilchen entwickelt, welche in der Kollision entstehen. Derzeit sind vier Module des Pixeldetektors mit insgesamt 800.000 Pixeln, jedes mit 50x50 oder 50x75 Quadratmikrometer Fläche, im Einsatz. Die gegenwärtige Datennahme (genannt "Phase 2" des Experimentes) wird bis Juli 2018 andauern. Für die nächste Stufe der Datennahme (genannt "Phase 3", Start voraussichtlich in 2019) wird die Anzahl der Pixel verzehnfacht. Damit wird eine hochauflösende Messung von Vertizes von geladenen Teilchen mit einer Genauigkeit von bis zu 25 Mikrometer möglich sein. Das Echtzeit-Datenaufnahmesystem des Pixeldetektors ist der gemeinsame Beitrag der Universität Giessen und des Instituts für Hochenergiephysik in Beijing. Das System ist in der Lage, eine sehr hohe Datenmenge von 20 Gigabytes pro Sekunde zu verarbeiten. Dazu wird Parallelisierung und optische Technologie für den Datentransfer genutzt. Das System wurde bisher mit etwa eine Million Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung und durch die Europäische Union gefördert. Ziel des Experimentes ist die Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Das Interesse der Giessener Gruppe ist insbesondere die Untersuchung exotischer Teilchen, die vor einiger Zeit u.a. am Vorgängerexperiment Belle entdeckt worden sind und vermutlich aus vier oder mehr Quarks bestehen (siehe beispielsweise: J. S. Lange, U. Uwer, "Neuer Exot im Teilchenzoo", Spektrum der Wissenschaft, 10/2014, S. 14).