Christoph Schwanda und die Beauty-Factory

2003-12-06 Kopf des Monats

Ich bin Mitarbeiter des Instituts für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und arbeite für das Belle-Experiment, das sich am KEK, dem japanischen Teilchenforschungszentrum nahe Tokyo, befindet. Belle ist ein Beschleuniger-Experiment, an dem 333 Physiker aus 13 Ländern und vier Kontinenten beteiligt sind.

Das Ziel von Belle ist die Überprüfung des Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Mechanismus, der einen wesentlichen Bestandteil des Standardmodels, der Summe unseres heutigen Wissens über die Welt des Allerkleinsten, darstellt. Eine Konsequenz des CKM-Mechanismus ist die Vorhersage von CP-Verletzung, also einer Asymmetrie zwischen Materie und Anti-Materie, die kosmologisch von großer Wichtigkeit ist.

Zur Erfüllung seines Physik-Programmes muß Belle eine möglichst große Anzahl von B-Meson-Zerfällen beobachten. B-Mesonen sind Teilchen, die neben einem leichten up- oder down-Quark noch ein schweres bottom-Quark enthalten (Anmerkung: ein Synonym for das bottom-Quark ist "beauty-Quark" weshalb Teilchenbeschleuniger die solche Teilchen produzieren manchmal scherzhaft "beauty-factories" genannt werden). Der Beschleuniger, auf dessen Ring der Belle-Detektor installiert ist, wurde deshalb für eine möglichst große Wechselwirkungsrate ("Luminosität") ausgelegt und wird deshalb auch als "B-Fabrik" bezeichnet. Seit Beginn der Datennahme im Jahr 1999 wurden ca. 340 Millionen B-Zerfälle aufgezeichnet.

Der Belle-Detektor

Diese gigantische Statistik hat im Jahr 2001 die Entdeckung der CP-Verletzung in B-Zerfällen ermöglicht, womit das erste große Ziel des Experimentes erreicht wurde. Seitdem hat sich das Physik-Programm erheblich verbreitert: Die Winkel und Seiten im Unitaritäts-Dreieck, einer geometrischen Darstellung der Einschränkungen, die sich aus dem CKM-Mechanismus ergeben, können gemessen und auf Konsistenz überprüft werden. Durch die zunehmende Präzision werden auch die Beiträge von sogenannten Pinguin-Diagrammen meßbar. Dabei handelt es sich um Schleifen-Diagramme, in denen Teilchen virtuell auftreten können, die sonst erst bei wesentlich höheren Schwerpunktsenergien sichtbar werden. Belle könnte also durchaus Neue Physik finden, noch bevor Beschleuniger wie der LHC am Cern in Betrieb gehen!

"Gaijin" in Japan

Neben diesen rein wissenschaftlichen Aspekten bietet Belle auch die Möglichkeit, Arbeitserfahrungen in einem so interessanten Land wie Japan zu sammeln. Japan ist ein Inselstaat, der sich während der meisten Zeit seiner Geschichte von der Außenwelt abgeschottet hat und sich darum noch heute eine einzigartige und unverwechselbare Kultur bewahrt hat.

Junge Kollegen, die sich gerne an Belle im Rahmen einer Diplom- oder Doktorarbeit beteiligen möchten, sind sehr herzlich willkommen! Für Auskünfte und weitere Informationen stehe ich unter der Adresse schwanda at hephy.oeaw.ac.at zur Verfügung.

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