Bij het Japanse onderzoekscentrum voor deeltjesfysica KEK, het nieuwe deeltjesversneller-experiment Belle II ging na acht jaar bouwen van start. Wetenschappers van over de hele wereld wachtten reikhalzend op nieuws over de eerste botsingen. Bij het experiment zijn 20 onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) betrokken. Op basis van de Belle II-gegevens, ze willen de gebeurtenissen na de oerknal bestuderen en het geheim van donkere materie achterhalen. Gisteravond om 17.23 uur Duitse tijd, eerste gegevens werden gemeten.

De Belle II-detector werd in 2010 bedacht als de opvolger van het succesvolle Belle-experiment dat van 1999 tot 2010 was uitgevoerd en maakte een aantal opmerkelijke bevindingen in fysiek fundamenteel onderzoek mogelijk. Belle II is gevestigd op KEK, een onderzoekscentrum voor deeltjesfysica ongeveer 55 km ten noordoosten van Tokio in Tsukuba, prefectuur Ibaraki, Japan. In deze deeltjesversneller elektronen met tegengestelde antideeltjes botsen en produceren zware quarks en leptonen, deeltjes die niet meer bestaan ​​in het universum van vandaag. "Terwijl de Large Hadron Collider bij CERN de versneller is met de hoogste energieën - dit is waar het Higgs-deeltje in 2012 werd ontdekt -, de Japanse superversneller heeft 's werelds hoogste helderheid, honderd keer hoger dan die van tot nu toe geëxploiteerde faciliteiten, " zegt Florian Bernlochner, Professor bij KIT's Institute of Experimental Particle Physics.

Op basis van de gegevens, onderzoekers willen precies de gebeurtenissen kort na de oerknal onderzoeken. Het genereren van zogenaamde b-quarks en hun antideeltjes is van bijzonder belang. De komende acht jaar zullen tot 50 miljard van deze materie-anti-materie-paren worden geproduceerd. Na een levensduur van ongeveer anderhalve biljoenste van een seconde (10-12s), deze zware quarks vervallen tot lichtere, stabiele deeltjes. Dit doen, ze schenden de zogenaamde CP-symmetrie (deze ontdekking kreeg in 2012 een Nobelprijs), aangezien materie en antimaterie een iets ander gedrag vertonen tijdens verval.

"Deze asymmetrie, echter, is niet voldoende om te verklaren waarom er na afkoeling een overschot aan materie in het vroege heelal achterbleef. De zichtbare wereld van vandaag bestaat uit dit overschot, " zegt professor Bernlochner.

Om deze reden, het Belle II-experiment zoekt naar nieuwe bronnen van CP-schending, evenals nieuwe verschijnselen en elementaire deeltjes. Vooral het zoeken naar donkere materie zal van belang zijn. Donkere materie is niet direct zichtbaar en heeft slechts een zwakke wisselwerking met normale materie:het Belle II-experiment zal in staat zijn om met een tot nu toe onbereikte precisie naar deeltjes met een gemiddelde lichte grootte te zoeken.

Verschillende instituten van het KIT hebben belangrijke bijdragen geleverd aan het Belle II-experiment:het Instituut voor Theoretische Deeltjesfysica was grotendeels betrokken bij de ontwikkeling van het geplande natuurkundeprogramma. Het Institute of Experimental Particle Physics heeft veel algoritmen ontwikkeld en geïmplementeerd om echte deeltjes te reconstrueren uit de elektronische signalen van de detector. Alleen met hun hulp kunnen de botsingen worden geanalyseerd. En de gegevens van het inmiddels voltooide Belle-experiment werden gebruikt voor belangrijke voorstudies met betrekking tot de fysieke verschijnselen die nu moeten worden gemeten. Het Instituut voor Informatieverwerkingstechnologie ontwikkelde nieuwe hardware om te zoeken naar nieuwe fenomenen in zeldzaam verval van tau-leptonen. Het Instituut voor Gegevensverwerking en Elektronica en het ASIC en Detector Laboratorium ontwikkelden de stralingsbestendige microchips voor het activeren en uitlezen van pixelsensoren.