Een internationaal team van onderzoekers heeft op 24 mei na zes jaar werk de voltooiing van de buitenste schil van de Silicon Vertex Detector (SVD) aangekondigd. De voltooide SVD zal later dit jaar in een van de grootste deeltjesversnellers van Japan worden geplaatst.

De SVD die momenteel in aanbouw is, maakt deel uit van het Belle II-experiment, georganiseerd door de High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Tsukuba, ten noorden van Tokio, die tot doel heeft te zoeken naar fysica die verder gaat dan het standaardmodel van deeltjesfysica. Hoewel het standaardmodel het gedrag van elementaire deeltjes in het heelal heeft helpen verklaren, het verklaart weinig andere even belangrijke verschijnselen die het universum hebben gevormd, inclusief de aard van donkere materie. Als wetenschappers volledig willen begrijpen hoe het universum is ontstaan, ze moeten een nieuwe theorie van deeltjesfysica vinden.

De SVD zal precieze locaties van deeltjes aanwijzen met een precisie van 35 micrometer. Onderzoekers zullen de deeltjes analyseren die zijn ontstaan ​​door botsende deeltjes in KEK's onlangs opgewaardeerde deeltjesversneller SuperKEKB. Als er nog onontdekte deeltjes bestaan, ze zouden moeten verschijnen op locaties die niet voorspeld zijn door de huidige theorieën.

De hoge prestaties van de detector zijn te danken aan het innovatieve ontwerp en de hoge mechanische precisie die is bereikt door de onderzoekers die hem hebben gebouwd. inclusief het team van het Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the universe (Kavli IPMU), die sinds 2012 de buitenste laag van de SVD bouwen.

De SVD bestaat uit 16 ladders die elkaar overlappen om de kenmerkende lantaarnvorm te creëren, elke ladder fungeert als een sensor om de locatie van een deeltje te bepalen. De ladders zijn gebouwd met behulp van trapeziumvormige of rechthoekige halfgeleidende siliciumsensoren, en elk heeft 512 stroken die langs de voorkant zijn gesneden, en 768 stroken langs de achterkant gesneden. Wanneer een deeltje door de SVD gaat, de locatie wordt geregistreerd door een elektrisch signaal dat wordt afgegeven door de strips die zich het dichtst bij het contactpunt bevinden.

Hoewel het ontwerp eenvoudig genoeg klinkt, het team van Kavli IPMU, onder leiding van universitair hoofddocent Takeo Higuchi, moest een berg van uitdagingen overwinnen, zoals het ontwikkelen en bouwen van mallen speciaal op maat gemaakt voor laddermontage, procedures opstellen om de lijmviscositeit te controleren, en het ontwikkelen van een nauwkeurige procedure voor het verbinden van elektrische draden die een hoge efficiëntie en trekkracht zou kunnen garanderen.

Tegen 2016, het team had één prototype ladder gemaakt, maar er moest een strenger protocol worden ingevoerd om de resterende 15 SVD-ladders en drie reserveonderdelen te produceren. Dit omvatte een toegenomen gebruik van machineapparatuur om een ​​hoge kwaliteit te behouden en menselijke fouten te minimaliseren, de ontwikkeling van een handleiding van 100 pagina's, verschillende controlepunten verspreid over de ontwikkelingsperiode om ervoor te zorgen dat eventuele fouten snel kunnen worden geïdentificeerd, gedetailleerde registratie van wanneer en waar bouwdelen werden gekocht en verzonden, en het opleiden van onderzoekers tot SVD-ladderbouwprofessionals.

Het is de bedoeling dat de SVD in november van dit jaar in SuperKEKB wordt geplaatst, in de hoop tegen februari 2019 te beginnen met de gegevensanalyse.