Une équipe internationale de chercheurs a annoncé l'achèvement de la coque la plus externe du Silicon Vertex Detector (SVD) le 24 mai après six ans de travail. Le SVD terminé sera placé dans l'un des plus grands accélérateurs de particules du Japon plus tard cette année.

Le SVD actuellement en construction fait partie de l'expérience Belle II, hébergé par la High Energy Accelerator Research Organisation (KEK) à Tsukuba, au nord de Tokyo, qui vise à rechercher une physique au-delà du modèle standard de la physique des particules. Alors que le modèle standard a contribué à expliquer le comportement des particules élémentaires dans l'univers, cela explique peu d'autres phénomènes tout aussi importants qui ont façonné l'univers, y compris la nature de la matière noire. Si les scientifiques veulent bien comprendre comment l'univers a été créé, ils doivent trouver une nouvelle théorie de la physique des particules.

Le SVD localisera les emplacements précis des particules avec une précision de 35 micromètres. Les chercheurs analyseront les particules créées par la collision de particules à l'intérieur du SuperKEKB, l'accélérateur de particules nouvellement amélioré du KEK. S'il existe des particules non découvertes, ils devraient apparaître dans des endroits non prévus par les théories actuelles.

La haute performance du détecteur est due à sa conception innovante et à la haute précision mécanique atteinte par les chercheurs qui l'ont construit, dont l'équipe de l'Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l'univers (Kavli IPMU), qui construisent la couche la plus externe du SVD depuis 2012.

Le SVD est composé de 16 échelles qui se chevauchent pour créer sa forme de lanterne signature, chaque échelle agissant comme un capteur pour déterminer l'emplacement d'une particule. Les échelles sont construites à l'aide de capteurs en silicium semi-conducteurs trapézoïdaux ou rectangulaires, et chacun a 512 bandes coupées le long de sa face avant, et 768 bandes coupées le long de son dos. Lorsqu'une particule traverse le SVD, sa localisation est enregistrée par un signal électrique émis par les bandes les plus proches du point de contact.

Bien que la conception semble assez simple, l'équipe de Kavli IPMU, dirigé par le professeur agrégé Takeo Higuchi, a dû surmonter une montagne de défis, comme le développement et la construction de gabarits spécialement conçus pour l'assemblage d'échelles, établir des procédures pour contrôler la viscosité de la colle, et le développement d'une procédure de connexion de fil électrique précise qui pourrait assurer une efficacité et une force de traction élevées.

D'ici 2016, l'équipe avait créé un prototype d'échelle, mais un protocole plus rigoureux a dû être introduit pour produire les 15 échelles SVD restantes et trois pièces de rechange. Cela comprenait une utilisation accrue de l'équipement de la machine pour maintenir une haute qualité et minimiser les erreurs humaines, l'élaboration d'un manuel de 100 pages, plusieurs points de contrôle répartis tout au long de la période de développement pour s'assurer que les erreurs pourraient être identifiées rapidement, enregistrement détaillé de la date et de l'endroit où les pièces de construction ont été achetées et expédiées, et former des chercheurs à devenir des professionnels de la construction d'échelles SVD.

Le SVD devrait être placé à l'intérieur de SuperKEKB en novembre de cette année dans l'espoir de commencer l'analyse des données d'ici février 2019.