Vid det japanska forskningscentret för partikelfysik KEK, det nya partikelacceleratorexperimentet Belle II togs i drift efter åtta års konstruktion. Forskare från hela världen väntade ivrigt på nyheter om de första kollisionerna. 20 forskare från Karlsruhe Institute of Technology (KIT) är involverade i experimentet. Baserat på Belle II-data, de vill studera händelserna efter big bang och ta reda på hemligheten med mörk materia. I går kväll klockan 17.23 tysk tid, första data mättes.

Belle II-detektorn tänktes 2010 som efterföljaren till det framgångsrika Belle-experimentet som hade genomförts från 1999 till 2010 och möjliggjorde några anmärkningsvärda fynd inom fysisk grundforskning. Belle II ligger på KEK, ett forskningscenter för partikelfysik cirka 55 km nordost om Tokyo i Tsukuba, Ibaraki prefektur, Japan. I denna partikelaccelerator, elektroner med motsatta antipartiklar kolliderar och producerar tunga kvarkar och leptoner, partiklar som inte längre finns i dagens universum. "Medan Large Hadron Collider vid CERN är acceleratorn med de högsta energierna - det var här Higgs-bosonen upptäcktes 2012 -, den japanska superacceleratorn har världens högsta ljusstyrka, hundra gånger högre än för anläggningar som hittills drivits, säger Florian Bernlochner, Professor vid KIT:s institut för experimentell partikelfysik.

Baserat på uppgifterna, forskare vill utforska just händelserna strax efter big bang. Generering av så kallade b-kvarkar och deras anti-partiklar är av särskilt intresse. Upp till 50 miljarder av dessa materia-anti-materia-par ska produceras under de kommande åtta åren. Efter en livstid på bara ungefär en och en halv biljondels sekund (10-12s), dessa tunga kvarkar förfaller till lättare, stabila partiklar. Gör detta, de bryter mot den så kallade CP-symmetrin (denna upptäckt fick ett Nobelpris 2012), då materia och antimateria visar ett något annorlunda beteende under förfall.

"Denna asymmetri, dock, är inte tillräckligt för att förklara varför ett överskott av materia fanns kvar i det tidiga universum efter avkylning. Dagens synliga värld består av detta överskott, " säger professor Bernlochner.

Av denna anledning, Belle II-experimentet söker efter nya källor till CP-kränkningar såväl som nya fenomen och elementarpartiklar. Sökningar efter mörk materia kommer att vara av särskild betydelse. Mörk materia är inte direkt synlig och interagerar endast svagt med normal materia:Belle II-experimentet kommer att kunna söka efter medellätta partiklar med hittills ouppnådd precision.

Flera institut av KIT har lämnat viktiga bidrag till Belle II-experimentet:Institutet för teoretisk partikelfysik var till stor del involverad i utvecklingen av det planerade fysikprogrammet. Institutet för experimentell partikelfysik utvecklade och implementerade många algoritmer för att rekonstruera verkliga partiklar från detektorns elektroniska signaler. Endast med deras hjälp kan kollisionerna analyseras. Och data från det under tiden avslutade Belle-experimentet användes för viktiga preliminära studier som rör de fysiska fenomen som ska mätas nu. Institutet för informationsteknik utvecklade ny hårdvara för att söka efter nya fenomen i sällsynta sönderfall av tau-leptoner. Institutet för databehandling och elektronik och ASIC- och detektorlaboratoriet utvecklade de strålningsbeständiga mikrochippen för aktivering och utläsning av pixelsensorer.