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Erste Teilchenkollisionen am Belle-II-Experiment beobachtet

Physiker der JLU steuern und überwachen bestimmte Komponenten von Gießen aus – Echtzeit-Datenerfassung an JLU entwickelt

Nr. 63 • 26. April 2018
Nach nahezu zehn Jahren Vorbereitung ist es am Belle-II-Experiment am neuen Teilchenbeschleuniger SuperKEKB in Tsukuba, Japan,  gelungen, die ersten Teilchenkollisionen zu beobachten. Wissenschaftler des II. Physikalischen Instituts der Justus-Liebig-Universität (JLU) waren an der Entwicklung und Installation des Belle-II-Detektors beteiligt und haben während der Kollision bestimmte Komponenten von Gießen aus gesteuert und überwacht. Zu dem Forschungserfolg haben insgesamt mehr als 750 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 25 Ländern beigetragen.

Der sogenannte Pixeldetektor ist in der Lage, geladene Teilchen, die in der Kollision entstehen, präzise nachzuweisen. Das Echtzeit-Datenaufnahmesystem des Pixeldetektors ist der gemeinsame Beitrag der JLU und des Instituts für Hochenergiephysik in Beijing. Das System ist in der Lage, eine sehr hohe Datenmenge von 20 Gigabytes pro Sekunde (entspricht etwa der Datenmenge von fünf handelsüblichen DVDs) zu verarbeiten. Für den Datentransfer werden Parallelisierung und optische Technologie genutzt. Das Projekt wurde bisher mit etwa einer Million Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Europäischen Union gefördert.

Mit dem Experiment machen sich die Wissenschaftler auf die Suche nach „neuer Physik“ jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Im Interesse der Gießener Gruppe liegt insbesondere die Untersuchung exotischer Teilchen, die vor einiger Zeit unter anderem am Vorgängerexperiment Belle entdeckt wurden und die vermutlich aus vier oder mehr Quarks bestehen. „Technisch sind wir jetzt endlich soweit, dass wir diese Kollisionen nachweisen können“, erklärt der Gießener Projektleiter PD Dr. Sören Lange. „Wir hoffen, dass wir künftig auch viel seltenere Ereignisse auf diese Weise festhalten können.“

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.

  • Bilder

Das Team der JLU am Fernsteuerungssystem im II. Physikalischen Institut, von dem die Datennahme in Japan überwacht und teilweise gesteuert wird (z.B. während der Nachtstunden in der japanischen Zeitzone). Von links: Simon Reiter, Prof. Dr. Wolfgang Kühn (Co-Projektleitung), PD Dr. Jens Sören Lange (Projektleitung), und Dr. Thomas Geßler. (Auf dem Bildschirm im Hintergrund: Dennis Getzkow und Klemens Lautenbach im Kontrollraum in Japan.) Foto: Thomas Köster

 


Aufbauphase des Detektors vor der Datennahme. Im Vordergrund ist der jetzige, noch freiliegende Kollisionspunkt zu sehen, der mittlerweile vom Detektor hermetisch umschlossen ist. Quelle: High Energy Accelerator Research Organization (KEK)



Die Abbildung zeigt einen vertikalen Schnitt durch den Belle II Detektor für eine der aufgezeichneten Teilchenkollisionen. Quelle: High Energy Accelerator Research Organization (KEK).


  • Weitere Informationen


https://www.uni-giessen.de/fbz/fb07/fachgebiete/physik/einrichtungen/2pi/ag/ag-kuhn/Pressemitteilung


  • Kontakt


(Projektleitung)
II. Physik (Subatomare Physik)  
Heinrich-Buff-Ring 16, D-35392 Gießen      
Telefon: 0641-99-33242
E-Mail: soeren.lange@exp2.physik.uni-giessen.de