Disegno schematico dell'acceleratore SuperKEKB e del rivelatore Belle II nel punto in cui si verificheranno le collisioni di particelle. Attestazione:KEK
Un team internazionale di ricercatori ha annunciato il 24 maggio, dopo sei anni di lavoro, il completamento del guscio più esterno del Silicon Vertex Detector (SVD). L'SVD completato sarà collocato all'interno di uno dei più grandi acceleratori di particelle del Giappone entro la fine dell'anno.
L'SVD attualmente in costruzione fa parte dell'esperimento Belle II, ospitato dalla High Energy Accelerator Research Organization (KEK) a Tsukuba, a nord di Tokyo, che mira a cercare la fisica oltre il Modello Standard della fisica delle particelle. Mentre il Modello Standard ha aiutato a spiegare il comportamento delle particelle elementari nell'universo, fa poco per spiegare altri fenomeni ugualmente significativi che hanno plasmato l'universo, compresa la natura della materia oscura. Se gli scienziati devono comprendere appieno come è stato creato l'universo, devono trovare una nuova teoria della fisica delle particelle.
L'SVD individuerà le posizioni precise delle particelle con una precisione di 35 micrometri. I ricercatori analizzeranno le particelle create dalla collisione delle particelle all'interno dell'acceleratore di particelle SuperKEKB, recentemente aggiornato di KEK. Se esistono particelle non scoperte, dovrebbero apparire in luoghi imprevisti dalle teorie attuali.
Le elevate prestazioni del rivelatore sono dovute al suo design innovativo e all'elevata precisione meccanica raggiunta dai ricercatori che lo hanno costruito, incluso il team del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), che hanno costruito lo strato più esterno dell'SVD dal 2012.
L'SVD sarà posizionato al centro del rivelatore Belle II. Proprio al centro, colorato di rosso, è il rilevatore di silicio pixelato. I componenti gialli circostanti sono i quattro strati che compongono l'SVD. I ricercatori di Kavli IPMU hanno costruito il quarto strato più esterno. Le strutture di Kavli IPMU sono state utilizzate anche dai ricercatori indiani per costruire parte del secondo strato dell'SVD. Credito:Belle II Collaboration / Rey.Hori
La SVD è composta da 16 scale che si sovrappongono l'una all'altra per creare la sua caratteristica forma a lanterna, ogni scala funge da sensore per determinare la posizione di una particella. Le scale sono costruite utilizzando sensori al silicio semiconduttore trapezoidali o rettangolari, e ciascuno ha 512 strisce tagliate lungo il lato anteriore, e 768 strisce tagliate lungo la sua parte posteriore. Quando una particella passa attraverso l'SVD, la sua posizione è registrata da un segnale elettrico rilasciato dalle strisce più vicine al punto di contatto.
Anche se il design sembra abbastanza semplice, il team di Kavli IPMU, guidato dal Professore Associato Takeo Higuchi, ha dovuto superare una montagna di sfide, come lo sviluppo e la costruzione di maschere appositamente studiate per l'assemblaggio di scale, stabilire procedure per controllare la viscosità della colla, e lo sviluppo di una precisa procedura di incollaggio dei cavi elettrici in grado di garantire un'elevata efficienza e forza di trazione.
Un SVD parzialmente completato che mostra otto scale assemblate insieme come una lanterna. La scala si piega verso l'interno, diventando più piccolo, consentendo all'SVD di coprire più area intorno a una collisione di particelle rispetto a un sensore cilindrico convenzionale. Credito:collaborazione Belle II
Entro il 2016, il team aveva creato un prototipo di scala, ma è stato necessario introdurre un protocollo più rigoroso per produrre le restanti 15 scale SVD e tre ricambi. Ciò includeva un maggiore utilizzo di attrezzature per macchine per mantenere un'elevata qualità e ridurre al minimo l'errore umano, lo sviluppo di un manuale di 100 pagine, diversi punti di controllo distribuiti durante il periodo di sviluppo per garantire che eventuali errori possano essere identificati rapidamente, registrazione dettagliata di quando e dove le parti dell'edificio sono state acquistate e spedite, e formare ricercatori per diventare professionisti della costruzione di scale SVD.
L'SVD dovrebbe essere inserito all'interno di SuperKEKB nel novembre di quest'anno con la speranza di iniziare l'analisi dei dati entro febbraio 2019.
Schema di una scala individuale. Il circuito integrato di lettura è stato posizionato sulla parte superiore del sensore rispetto al bordo. Questo design "chip on sensor" è stato sviluppato per ridurre al minimo il cablaggio elettrico e ridurre il rumore. I cerchi rossi indicano le aree in cui il circuito di fanout flessibile è stato piegato come un origami (chiamato "concetto di origami") in modo che i segnali sul retro del circuito possano essere letti. Credito:collaborazione Belle II 
