En el nuevo acelerador SuperKEKB de Japón se han detectado las primeras colisiones de partículas de materia y antimateria. Los científicos de LMU y Universe Cluster están involucrados en los experimentos.

Los físicos de partículas han estado esperando este momento durante mucho tiempo:el 26 de abril de 2018 a las 0:38 GMT + 09:00 en la KEK (Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía de Japón) en Tsukuba, rayos de partículas de materia y antimateria chocaron por primera vez en el nuevo acelerador SuperKEKB. La noticia de este éxito vino del detector, también:el instrumento Belle II, que también es un nuevo desarrollo, "vio" y registró las huellas de partículas producidas en la colisión. Los científicos esperan que el experimento les ayude a comprender por qué cambió la proporción equilibrada original de materia a antimateria en el Universo. de modo que ahora prácticamente no contiene nada de lo último.

¿Cuál es la clave para resolver el misterio de la materia / antimateria? Los científicos están tratando de encontrarlo en los patrones de desintegración de partículas de vida corta, Mesones B en particular, donde se puede observar un ligero exceso de materia.

Los mesones B son pares de quarks con una característica particular:uno de los dos quarks es un quark beauty (B-) o la antipartícula correspondiente. Los mesones B se producen cuando los electrones y los positrones (anti-electrones) chocan y se aniquilan entre sí.

Búsqueda de caries especiales

SuperKEKB acelera los electrones y positrones que circulan en direcciones opuestas antes de que entren en colisión en el detector Belle II. Belle II registra y analiza las consecuencias de estos eventos de colisión. "Las huellas de partículas deben medirse con mucha precisión si queremos detectar desintegraciones que se desvían de la norma, "explica el Dr. Hans-Günther Moser del Instituto Max Planck de Física (MPP)." Esta tarea recae en un detector de píxeles de alta sensibilidad, que está ubicado directamente en el punto de colisión en el centro de Belle II ". El Prof. Dr. Thomas Kuhr de la LMU agrega:" Además de detectores mejorados, También se requieren algoritmos sofisticados para encontrar las desviaciones más pequeñas al analizar las grandes cantidades de datos registrados ".

Hace ocho años, comenzaron las medidas de actualización en el acelerador KEK y el detector Belle en Tsukuba. El objetivo de este importante proyecto es aumentar el rendimiento de mesones B anteriormente alcanzable en un factor de 40:durante los próximos 10 años, Se espera que la combinación SuperKEKB-Belle II produzca y evalúe alrededor de 50 mil millones de mesones B. Este enorme aumento en el volumen de datos también aumenta la posibilidad de encontrar el patrón de desintegración buscado.

Científicos de LMU, el Universo del Clúster de Excelencia, el Instituto de Física Max Planck y la Universidad Técnica de Munich (TUM) están involucrados en la construcción del detector más interno y en el desarrollo del software para evaluar los datos.

Un acelerador de anillo en la recta final

Una característica innovadora crucial del SuperKEKB es un anillo de positrones de nuevo diseño y un complejo sistema de imanes superconductores que mantienen los racimos de partículas en la pista. El nuevo detector Belle II, cuyas funciones se adaptan perfectamente a la instalación, se pondrá en servicio al mismo tiempo que el acelerador actualizado.

Hace unas pocas semanas, se introdujeron un electrón y un haz de positrones. Desde entonces, Los científicos y el personal técnico han estado trabajando para alinear los haces de partículas con el punto de colisión dentro del detector Belle II. Adicionalmente, Los instrumentos construidos en el MPP se utilizan actualmente para medir señales de fondo que interferirían con análisis futuros. Después de esta fase de prueba, los componentes finales, incluyendo el detector de píxeles en cuyo desarrollo el MPP ha jugado un papel crucial, será instalado y calibrado. El plan actual es que el programa científico se ponga en marcha a principios del próximo año.