La nouvelle expérience d'accélérateur de particules Belle II recherche l'origine de l'univers. Crédit :Félix Metzner, TROUSSE
Au Centre de recherche japonais pour la physique des particules KEK, la nouvelle expérience d'accélérateur de particules Belle II est entrée en service après huit ans de construction. Les scientifiques du monde entier attendaient avec impatience des nouvelles sur les premières collisions. 20 chercheurs du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) sont impliqués dans l'expérience. Sur la base des données Belle II, ils veulent étudier les événements après le big bang et découvrir le secret de la matière noire. Hier soir à 17h23 heure allemande, les premières données ont été mesurées.
Le détecteur Belle II a été conçu en 2010 comme le successeur de l'expérience réussie Belle qui avait été menée de 1999 à 2010 et a permis des découvertes remarquables dans la recherche fondamentale physique. Belle II est situé au KEK, un centre de recherche en physique des particules à environ 55 km au nord-est de Tokyo à Tsukuba, préfecture d'Ibaraki, Japon. Dans cet accélérateur de particules, des électrons avec des antiparticules opposées entrent en collision et produisent des quarks et des leptons lourds, particules qui n'existent plus dans l'univers d'aujourd'hui. "Alors que le Grand collisionneur de hadrons du CERN est l'accélérateur aux énergies les plus élevées - c'est là que le boson de Higgs a été découvert en 2012 -, le super accélérateur japonais a la luminosité la plus élevée au monde, cent fois supérieure à celle des installations exploitées jusqu'à présent, " dit Florian Bernlochner, Professeur à l'Institut de physique expérimentale des particules du KIT.
Sur la base des données, les chercheurs veulent explorer précisément les événements peu après le big bang. La génération de ce qu'on appelle les quarks b et de leurs antiparticules est particulièrement intéressante. Jusqu'à 50 milliards de ces paires matière-antimatière devraient être produites dans les huit prochaines années. Après une durée de vie d'environ un milliard et demi de milliardième de seconde (10-12s), ces quarks lourds se désintègrent en plus légers, particules stables. Ce faisant, ils violent la symétrie dite CP (cette découverte a reçu un prix Nobel en 2012), car la matière et l'antimatière présentent un comportement légèrement différent pendant la décroissance.
Les lignes bleues sont des pistes reconstituées, les cercles de couleur magenta et cyan sont des coups dans la chambre de piste, tandis que les histogrammes rouges présentent des dépôts d'énergie dans le calorimètre Belle II. Les cases vertes sont des coups dans le détecteur KL (un joug instrumenté pour détecter des myons ou des kaons à longue durée de vie). Crédit :KEK
« Cette asymétrie, cependant, n'est pas suffisant pour expliquer pourquoi un surplus de matière est resté dans l'univers primitif après refroidissement. Le monde visible d'aujourd'hui est composé de ce surplus, ", dit le professeur Bernlochner.
Pour cette raison, l'expérience Belle II recherche de nouvelles sources de violation de CP ainsi que de nouveaux phénomènes et particules élémentaires. Les recherches de matière noire seront particulièrement importantes. La matière noire n'est pas directement visible et n'interagit que faiblement avec la matière normale :l'expérience Belle II sera capable de rechercher des particules de lumière moyenne avec une précision jusqu'ici inégalée.
L'un des premiers événements de collision. Crédit :KEK
Plusieurs instituts du KIT ont apporté d'importantes contributions à l'expérience Belle II :L'Institut de physique théorique des particules a été largement impliqué dans le développement du programme de physique prévu. L'Institut de physique des particules expérimentales a développé et mis en œuvre de nombreux algorithmes pour reconstruire des particules réelles à partir des signaux électroniques du détecteur. Ce n'est qu'avec leur aide que les collisions peuvent être analysées. Et les données de l'expérience Belle entre-temps achevée ont été utilisées pour d'importantes études préliminaires relatives aux phénomènes physiques qui doivent être mesurés maintenant. L'Institute for Information Processing Technology a développé un nouveau matériel pour rechercher de nouveaux phénomènes dans les désintégrations rares de tau-leptons. L'Institute for Data Processing and Electronics et l'ASIC and Detector Laboratory ont développé les micropuces résistantes aux rayonnements pour l'activation et la lecture des capteurs de pixels.
