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auf der deutschen Homepage der Teilchenphysik-Experimente Belle und Belle II

Einleitung

Dies ist die Webpräsenz der deutschen Sektion der beiden Teilchenphysik Experimente Belle und Belle II am Institut für Hochenergiephysik KEK in Tsukuba, Japan.

Das Belle Experiment hat von 1999 bis 2010 insgesamt 1 Milliarde Zerfälle von sogenannten B Mesonen, Teilchen mit schweren b-Quarks, aufgezeichnet. Mit diesen Daten erzielte Resultate finden sich in [wikipedia.de]. Sieben deutsche Institute und 62 deutsche WissenschaftlerInnen sind Mitglied im Belle Experiment (Stand 09.11.2014).

Das Belle II Experiment stellt ein Upgrade von Belle dar, befindet sich derzeit im Aufbau und wird voraussichtlich ab 2018 erste Daten nehmen. Ziel des Experimentes ist die Datennahme und Untersuchung von mehr als 50 Milliarden B Mesonen. Dieses wird ermöglicht durch eine neue Technologie: Nanobeam. Im Teilchenbeschleuniger SuperKEKB werden am Interaktionspunkt Kollisionen von Elektronen und Positronen herbeigeführt. Zum ersten Mal weltweit wird dabei die Größe des Bereichs der Kollisionen in vertikaler Richtung geringer als 100 nm (Nanometer, 0,000000001 m) sein. Elf deutsche Institute und 96 deutsche WissenschaftlerInnen sind Mitglied im Belle Experiment (Stand 09.11.2014). Damit ist es derzeit das umfangreichste internationale wissenschaftliche Forschungsvorhaben mit deutsch-japanischer Zusammenarbeit.

Mit dem geplanten neuen Datensatz wird die Suche nach neuer Physik, jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik, möglich sein. Dabei bedienen wir uns eines Tricks: wir untersuchen Teilchenprozesse mit Schleifen. Entsprechende Prozesse werden auch als Pinguin-Diagramme bezeichnet. In diesen Schleifen können schwere Elementarteilchen, die viel schwerer als die Beschleunigerenergien sind, für sehr kurze Zeitintervalle als sogenannte virtuelle Teilchen erzeugt werden. Die physikalische Grundlage dafür ist die Heisenbergsche Unschärferelation. Am Belle II Experiment werden wir mit dieser indirekten Methode nach neuen Teilchen mit Massen bis zu 100 TeV (d.h. etwa 100.000 Protonenmassen) und darüber hinaus suchen können. Am LHC Beschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum CERN ist bei direkten Suchen nur ein Massenbereich bis etwa 10 TeV (d.h. etwa 10.000 Protonenmassen) zugänglich.

Die große geplante Datenmenge wird eine Vielzahl weiterer Foschungen ermöglichen:

  • Präzisere Untersuchung der Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie, der sogenanten CP-Verletzung, welche für B-Mesonen u.a. am Belle Experiment entdeckt worden ist. Es ist immer noch ein Rätsel, warum es im Universum nahezu aussschließlich Materie und kaum Antimaterie gibt. Mit Belle II werden wir zudem nach der Verletzung der Zeitumkehrinvarianz (sogenannte T-Verletzung) suchen können.

  • Untersuchung von exotischen Teilchen der starken Wechselwirkung, welche z.B. aus 4 Quarks bestehen und am Belle Experiment bereits gefunden wurden. Mit Belle II werden wir nach Teilchen mit 5, 6, oder sogar mehr Quarks suchen können.

  • Suche nach dunkler Materie, insbesondere nach dem sogenannten dunklen Photon, dem vorhergesagten Austauschteilchen zwischen normaler und dunkler Materie.

Hier finden Sie einen Flyer, der für die Belle II Einweihung in November 2011 erstellt wurde: [pdf]