Japanischer Teilchenbeschleuniger startet Antimaterie-Experiment

9. März 2016, 13:31
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Erste Umläufe von Elektronen- und Positronen-Strahlen, die nächstes Jahr kollidieren sollen

Tokio/Wien – Ein seit 1998 bestehender japanischer Teilchenbeschleuniger wurde in den vergangenen Jahren modernisiert und erheblich aufgerüstet. Die Arbeiten am SuperKEKB im Labor für Teilchenphysik KEK nahe Tokio sind mittlerweile beendet worden und die Anlage wurde hochgefahren und in Betrieb genommen. Wie das Institut für Hochenergiephysik (Hephy) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien am Mittwoch mitteilte, haben Forscher mit Vorbereitungen für ein künftiges Antimaterie-Experiment begonnen, bei dem Elektronen und Positronen miteinander zur Kollisionen gebracht werden sollen. Das Hephy ist an Entwicklung und Bau des Detektors beteiligt.

Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie

Am Vorläufer-Gerät KEK wurde bereits Physik-Geschichte geschrieben. Erstmals wurde an dem Ringbeschleuniger mit drei Kilometern Umfang nachgewiesen, dass es zwischen Materie und Antimaterie winzige Unterschiede gibt, die von der Theorie der japanischen Physiker Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa beschrieben wurden. Im Detail wurde gezeigt, dass sich die Zerfallsraten von sogenannten B-Mesonen und ihren Anti-Teilchen geringfügig unterscheiden – was im Fachjargon CP-Verletzung genannt wird. Für seine Erklärung haben Kobayashi und Maskawa 2008 den Physik-Nobelpreis erhalten.

Im aufgerüsteten Teilchenbeschleuniger sollen Elektronen und ihre Antiteilchen (Positronen) zur Kollision gebracht werden. Zunächst gelang es den Wissenschaftern, einen Positron-Strahl im "Low Energy Ring" (LER) mit einer Energie von vier Gigaelektronvolt zu speichern und mithilfe tausender Magnete rund um den drei Kilometer langen Ring zu führen. Ende Februar wurde schließlich im High Energy Ring (HER) ein Elektronen-Strahl mit einer Energie von sieben Gigaelektronvolt gespeichert und in entgegengesetzter Richtung mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Beschleuniger-Tunnel gesteuert.

Wichtiger Schritt zur Inbetriebnahme

"Diese ersten Umläufe der beiden Strahlen bedeuten einen wichtigen, ersten Schritt in Richtung Inbetriebnahme des Beschleunigers", betonte man seitens des Hephy. 2017 sollen die beiden Strahlen im Nanometer-Bereich fokussiert und zur Kollision gebracht werden.

Im Vergleich zu anderen Beschleunigern soll sich SuperKEKB durch eine besonders hohe Kollisionsrate der Teilchen auszeichnen. Damit wollen die Physiker Zerfälle von B-Mesonen und anderer schwerer Teilchen präzise vermessen und damit das Standard-Modell der Teilchenphysik mit bisher unerreichter Genauigkeit überprüfen. Eine der Hauptinteressen sind dabei weiterhin Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie.

Die Kollisionen und die dabei entstehenden Teilchenzerfälle werden vom Detektor "Belle II" aufgezeichnet und analysiert. Unter den an diesem Experiment beteiligten rund 700 Teilchenphysikern aus 23 Ländern sind die Wissenschafter des Hephy. Sie haben nicht nur die Ausleseelektronik und einen Teil des Silizium-Detektors von "Belle II" gebaut, sondern sind auch an der Datenanalyse beteiligt. (APA, red, 9.3.2016)

  • Der aufgerüstete Teilchenbeschleuniger SuperKEKB zeichnet sich durch eine besonders hohe Kollisionsrate der Teilchen aus. Dies ermöglicht eine Überprüfung des Standard-Modells der Teilchenphysik mit nie dagewesener Genauigkeit.
    foto: hephy/kek

    Der aufgerüstete Teilchenbeschleuniger SuperKEKB zeichnet sich durch eine besonders hohe Kollisionsrate der Teilchen aus. Dies ermöglicht eine Überprüfung des Standard-Modells der Teilchenphysik mit nie dagewesener Genauigkeit.

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