No novo acelerador SuperKEKB no Japão, foram detectadas as primeiras colisões de partículas de matéria e antimatéria. Cientistas da LMU e do Cluster do Universo estão envolvidos nos experimentos.

Os físicos de partículas esperam por este momento há muito tempo:em 26 de abril de 2018 às 0:38 GMT + 09:00 na KEK (Organização de Pesquisa do Acelerador de Alta Energia do Japão) em Tsukuba, feixes de matéria e partículas de anti-matéria colidiram pela primeira vez no novo acelerador SuperKEKB. Notícias desse sucesso vieram do detector, também:o instrumento Belle II, que também é um novo desenvolvimento, "viu" e registrou os rastros de partículas produzidos na colisão. Os cientistas esperam que o experimento os ajude a entender por que a proporção original equilibrada de matéria para antimatéria no Universo mudou, de modo que agora não contém virtualmente nenhum dos últimos.

Qual é a chave para resolver o mistério da matéria / antimatéria? Os cientistas estão tentando encontrá-lo nos padrões de decomposição de partículas de vida curta, Mésons B em particular, onde um ligeiro excesso de matéria pode ser observado.

Os mésons B são pares de quarks com uma característica particular:um dos dois quarks é um quark de beleza (B-) ou a antipartícula correspondente. Mésons B são produzidos quando elétrons e pósitrons (anti-elétrons) colidem e se aniquilam.

Procure decaimentos especiais

SuperKEKB acelera elétrons e pósitrons que circulam em direções opostas antes de serem colocados em colisão no detector Belle II. O Belle II registra e analisa as consequências desses eventos de colisão. "Os rastros das partículas devem ser medidos com muita precisão se quisermos detectar decaimentos que se desviam da norma, "explica o Dr. Hans-Günther Moser do Instituto Max Planck de Física (MPP)." Esta tarefa cabe a um detector de pixels de alta sensibilidade, que está localizado diretamente no ponto de colisão no centro de Belle II. "O Prof. Dr. Thomas Kuhr da LMU acrescenta:" Além de detectores aprimorados, algoritmos sofisticados também são necessários para encontrar os menores desvios ao analisar a grande quantidade de dados registrados. "

Oito anos atrás, medidas de atualização começaram no acelerador KEK e no detector Belle em Tsukuba. O objetivo deste grande projeto é aumentar o rendimento previamente atingível de mésons B por um fator de 40:Durante os próximos 10 anos, espera-se que a combinação SuperKEKB-Belle II produza e avalie cerca de 50 bilhões de mésons B. Esse enorme aumento no volume de dados também aumenta a chance de encontrar o desejado padrão de decaimento.

Cientistas da LMU, o universo Excellence Cluster, o Instituto de Física Max Planck e a Universidade Técnica de Munique (TUM) estão envolvidos na construção do detector mais interno e no desenvolvimento do software para avaliação dos dados.

Um acelerador de anel na reta final

Um recurso inovador crucial do SuperKEKB é um anel de pósitron recém-projetado e um sistema complexo de ímãs supercondutores que mantêm os feixes de partículas no caminho certo. O novo detector Belle II, cujas funções combinam perfeitamente com a instalação, será comissionado ao mesmo tempo que o acelerador atualizado.

Algumas semanas atrás, um elétron e um feixe de pósitron foram alimentados. Desde então, Cientistas e técnicos têm trabalhado para alinhar os feixes de partículas ao ponto de colisão dentro do detector Belle II. Adicionalmente, instrumentos construídos no MPP estão sendo usados ​​atualmente para medir sinais de fundo que interfeririam em análises futuras. Após esta fase de teste, os componentes finais, incluindo o detector de pixels em cujo desenvolvimento o MPP desempenhou um papel crucial, será instalado e calibrado. O plano atual é que o programa científico comece no início do próximo ano.