Ett internationellt team av forskare har tillkännagivit färdigställandet av det yttersta skalet på Silicon Vertex Detector (SVD) den 24 maj efter sex års arbete. Den färdiga SVD kommer att placeras inuti en av Japans största partikelacceleratorer senare i år.

Den SVD som för närvarande är under uppbyggnad är en del av Belle II-experimentet, värd av High Energy Accelerator Research Organization (KEK) i Tsukuba, norr om Tokyo, som syftar till att söka efter fysik bortom standardmodellen för partikelfysik. Medan standardmodellen har hjälpt till att förklara beteendet hos elementarpartiklar i universum, det gör inte mycket för att förklara andra lika betydelsefulla fenomen som har format universum, inklusive mörk materias natur. Om forskare till fullo ska förstå hur universum skapades, de måste hitta en ny teori om partikelfysik.

SVD kommer att peka ut exakta placeringar av partiklar med 35 mikrometers precision. Forskare kommer att analysera partiklarna som skapas av kolliderande partiklar inuti KEK:s nyuppgraderade partikelaccelerator SuperKEKB. Om det finns några oupptäckta partiklar, de borde dyka upp på platser som inte förutspås av nuvarande teorier.

Detektorns höga prestanda beror på dess innovativa design och på den höga mekaniska precision som uppnåtts av forskarna som byggde den, inklusive teamet vid Kavli-institutet för universums fysik och matematik (Kavli IPMU), som har byggt det yttersta lagret av SVD sedan 2012.

SVD består av 16 stegar som överlappar varandra för att skapa sin karaktäristiska lyktaform, varje stege fungerar som en sensor för att bestämma platsen för en partikel. Stegarna är byggda med trapetsformade eller rektangulära halvledande kiselsensorer, och var och en har 512 remsor skurna längs framsidan, och 768 remsor skurna längs baksidan. När en partikel passerar genom SVD, dess placering registreras av en elektrisk signal som släpps ut från remsorna närmast kontaktpunkten.

Även om designen låter enkel nog, teamet på Kavli IPMU, leds av docent Takeo Higuchi, var tvungen att övervinna ett berg av utmaningar, som att utveckla och bygga jiggar speciellt skräddarsydda för stegmontering, upprätta förfaranden för att kontrollera limets viskositet, och utveckla en exakt elektrisk trådbindningsprocedur som kan säkerställa hög effektivitet och dragkraft.

Senast 2016, teamet hade skapat en prototypstege, men ett mer rigoröst protokoll måste införas för att producera de återstående 15 SVD-stegar och tre reservdelar. Detta inkluderade ökad användning av maskinutrustning för att upprätthålla hög kvalitet och minimera mänskliga fel, utveckling av en 100-sidig manual, flera kontrollpunkter utspridda över utvecklingsperioden för att säkerställa att eventuella misstag kunde identifieras snabbt, detaljerad registrering av när och var byggnadsdelar köptes och skickades, och utbilda forskare för att bli proffs inom SVD-stegekonstruktion.

SVD är planerad att placeras i SuperKEKB i november i år med hopp om att påbörja dataanalys i februari 2019.