28.11.2011

DESY beteiligt sich an Belle II

Kooperation mit KEK an neuer Super-B-Fabrik besiegelt

Am 18. November fand am japanischen Beschleunigerlabor KEK in Tsukuba die Grundsteinlegung für den Beschleuniger SuperKEKB statt, der zusammen mit dem zugehörigen Teilchendetektor Belle II als so genannte Super-B-Fabrik aufgebaut wird. Sieben deutsche Universitäten, das Max-Planck-Institut München und DESY bauen gemeinsam den Pixel-Vertexdetekor für das ambitionierte Experiment. Hierfür kommt erstmals die für den ILC entwickelte DEPFET-Technologie zum Einsatz. Die Beteiligung der deutschen Forschungsinstitute beim Bau von Belle II sowie an der späteren Datennahme und Auswertung der Daten wurden am Rande der Grundsteinlegungsfeier mit KEK vertraglich vereinbart.

SuperKEKB soll die vierzigfache Datenrate seines Vorgängers KEKB produzieren.

Das Experiment Belle II am SuperKEKB-Beschleuniger soll eines der großen Rätsel der Teilchenphysik lösen: Warum gibt es im heutigen Universum fast nur Materie, obwohl nach gängigen Vorstellungen beim Urknall Materie und Antimaterie in gleichen Anteilen entstanden sind? Für dieses Ungleichgewicht machen die Physiker die Verletzung der so genannten CP-Symmetrie verantwortlich, durch die Materie und Antimaterie sich unterschiedlich verhalten. Wissenschaftler haben bereits Prozesse identifiziert, die diese CP-Symmetrie verletzen. Allerdings reicht das Ausmaß der beobachteten CP-Verletzung bei weitem nicht aus, um den tatsächlich vorhandenen Materieüberschuss quantitativ zu erklären. Zur genaueren Untersuchung solcher Prozesse werden daher im SuperKEKB-Beschleuniger Elektronen und Positronen zur Kollision gebracht, um große Mengen von B-Mesonen erzeugen. Deren Zerfall wird im Belle II-Detektor mit höchster Präzision vermessen.

„Die Belle II-Beteiligung ist eine konsequente Fortsetzung unserer Entwicklungsarbeit für Detektoren für den ILC. Die Beteiligung an dem Bau des Pixeldetektors passt außerdem hervorragend zu entsprechenden DESY-Aktivitäten bei den LHC-Experimenten“, erklärt Forschungsdirektor Joachim Mnich. „Mit der jetzt geschlossenen Kooperationsvereinbarung stehen wir in Tradition einer inzwischen 40-jährigen sehr fruchtbaren Zusammenarbeit mit japanischen Teilchenphysik-Instituten.“ Dementsprechend zeigte man sich auch in der japanischen Wissenschaft außerordentlich erfreut über DESYs Beteiligung an Belle II.

SuperKEKB ist eine Weiterentwicklung des von 1999 bis 2010 betriebenen Ringbeschleunigers KEKB. In einem 400 Millionen Euro teuren Umbau der rund drei Kilometer langen Anlage soll die Kollisionsrate um das 40-fache gesteigert und so über 3000 B-Mesonenpaare pro Sekunde produziert werden. Die Belle II-Kollaboration besteht derzeit aus rund 420 Wissenschaftlern von 58 Instituten aus 14 Nationen, wobei Deutschland nach Japan die zweitgrößte Gruppe von Physikern stellt. SuperKEKB soll Ende 2014 die ersten Teilchen beschleunigen, der Detektor Belle II soll dann im Jahr 2015 in den regulären Betrieb gehen. Die an SuperKEKB aufgrund der Rekord-Kollisionsrate möglichen Experimente sind dabei komplementär zu denen am LHC, an dem mit dem LHCb-Detektor ebenfalls B-Mesonen untersucht werden.

Die Zusammenarbeit DESYs mit japanischen Forschern hatte Ihren Ursprung beim DORIS-Experiment DASP und setzte sich an PETRA mit dem Experiment JADE („JApan-Deutschland-England“) fort. Bei HERA gab es eine große japanische Beteiligung bei den Experimenten ZEUS und HERMES. Auch im Rahmen von Zukunftsprojekten wie beispielsweise bei der Detektorentwicklung für den International Linear Collider ILC gibt es gemeinsame Forschungsaktivitäten, die mit der  Kooperation von DESY mit KEK erstmalig auf ein Experiment in Japan ausgedehnt wurden.

Unterzeichnung des MoU zur deutschen Belle-Beteiligung. Für DESY waren Carsten Niebuhr und Manfred Fleischer in Japan (links im Bild). Foto: B. Wankerl, Universe Cluster