Presso il Centro di ricerca giapponese per la fisica delle particelle KEK, il nuovo esperimento dell'acceleratore di particelle Belle II è entrato in funzione dopo otto anni di lavori. Scienziati di tutto il mondo attendevano con impazienza notizie sulle prime collisioni. Nell'esperimento sono coinvolti 20 ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Sulla base dei dati di Belle II, vogliono studiare gli eventi dopo il big bang e scoprire il segreto della materia oscura. Ieri sera alle 17:23 ora tedesca, sono stati misurati i primi dati.

Il rivelatore Belle II è stato concepito nel 2010 come successore del riuscito esperimento Belle che era stato condotto dal 1999 al 2010 e ha permesso alcune scoperte notevoli nella ricerca fisica fondamentale. Belle II si trova a KEK, un centro di ricerca sulla fisica delle particelle a circa 55 km a nord-est di Tokyo a Tsukuba, prefettura di Ibaraki, Giappone. In questo acceleratore di particelle, gli elettroni con antiparticelle opposte si scontrano e producono quark e leptoni pesanti, particelle che non esistono più nell'universo di oggi. "Mentre il Large Hadron Collider del CERN è l'acceleratore con le energie più alte - è qui che è stato scoperto il bosone di Higgs nel 2012 -, il super acceleratore giapponese ha la luminosità più alta del mondo, cento volte superiore a quello degli impianti sinora operati, "dice Florian Bernlochner, Professore all'Istituto di Fisica Sperimentale delle Particelle del KIT.

Sulla base dei dati, i ricercatori vogliono esplorare con precisione gli eventi poco dopo il big bang. Di particolare interesse è la generazione dei cosiddetti b-quark e delle loro antiparticelle. Nei prossimi otto anni verranno prodotti fino a 50 miliardi di queste coppie materia-antimateria. Dopo una vita di circa un trilionesimo e mezzo di secondo (10-12s), questi quark pesanti decadono in più leggeri, particelle stabili. Facendo questo, violano la cosiddetta simmetria PC (a questa scoperta è stato assegnato un premio Nobel nel 2012), poiché materia e antimateria mostrano un comportamento leggermente diverso durante il decadimento.

"Questa asimmetria, però, non è sufficiente a spiegare perché nell'universo primordiale sia rimasta un'eccedenza di materia dopo il raffreddamento. Il mondo visibile di oggi è composto da questo surplus, "dice il professor Bernlochner.

Per questa ragione, l'esperimento Belle II cerca nuove fonti di violazione di CP così come nuovi fenomeni e particelle elementari. Le ricerche sulla materia oscura saranno di particolare importanza. La materia oscura non è direttamente visibile e interagisce solo debolmente con la materia normale:l'esperimento Belle II sarà in grado di cercare particelle medio-leggere con una precisione finora mai raggiunta.

Diversi istituti di KIT hanno dato importanti contributi all'esperimento Belle II:L'Istituto per la fisica teorica delle particelle è stato ampiamente coinvolto nello sviluppo del programma di fisica pianificato. L'Istituto di Fisica Sperimentale delle Particelle ha sviluppato e implementato molti algoritmi per ricostruire particelle reali dai segnali elettronici del rivelatore. Solo con il loro aiuto è possibile analizzare le collisioni. E i dati dell'esperimento Belle, nel frattempo completato, sono stati utilizzati per importanti studi preliminari relativi ai fenomeni fisici che devono essere misurati ora. L'Istituto per la tecnologia di elaborazione delle informazioni ha sviluppato un nuovo hardware per cercare nuovi fenomeni nei rari decadimenti dei leptoni tau. L'Istituto per l'elaborazione e l'elettronica dei dati e l'ASIC and Detector Laboratory hanno sviluppato i microchip resistenti alle radiazioni per l'attivazione e la lettura dei sensori pixel.