Forschungsbericht 2010 - Max-Planck-Institut für Physik

Neue Physik mit B-Mesonen

Autoren
Kiesling, Christian
Abteilungen
Zusammenfassung
Die Suche nach „Neuer Physik“ jenseits des Standardmodels ist eine der Hauptmotivationen für die neue Generation der Teilchenbeschleuniger, wie z. B. der Large Hadron Collider bei CERN und die zukünftige „B-Fabrik“ SuperKEKB in Japan. Insbesondere die im Universum beobachtete Materie-Antimaterie-Asymmetrie („CP-Verletzung“) wird im Standardmodell nicht richtig vorhergesagt. Für die Experimente am SuperKEKB wird, geführt vom Max-Planck-Institut für Physik, ein hochauflösender Teilchenspurdetektor entwickelt, der für die präzise Vermessung der CP-Verletzung essentiell ist und ab 2014 am SuperKEKB seine Messungen aufnehmen wird.

Im Jahre 2008 wurde der Nobelpreis für Physik [W1] unter anderem an die japanischen Theoretiker M. Kobayashi und T. Maskawa verliehen. Sie wurden ausgezeichnet für ihre bahnbrechenden Arbeiten aus dem Jahre 1973 zum Verständnis der sogenannten CP-Verletzung, die in der Schwachen Wechselwirkung im Jahre 1964 von J. Cronin und V. Fitch (Nobelpreis 1980) beobachtet worden war. Worin besteht nun die herausragende Bedeutung der CP-Verletzung und warum ist die Erforschung dieser Symmetriebrechung nach nunmehr fast 40 Jahren seit ihrer Entdeckung aktueller denn je?

Cronin und Fitch hatten die Zerfälle von neutralen K-Mesonen (K0) studiert, die aufgrund ihres speziellen Aufbaus in der Lage sind, sich während ihrer kurzen Lebensdauer (Größenordnung Nanosekunden, also dem milliardsten Teil einer Sekunde) in ihre Antiteilchen (Anti-K0) umzuwandeln – man sagt auch zu „oszillieren“. Die K0-Mesonen sind aus einem „seltsamen“ Quark (s, genauer: einem Anti-s) und einem der leichten Quarks, dem d-Quark, aufgebaut. Im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik ist das s-Quark ein Mitglied der zweiten Generation der Quarks und Leptonen, es besitzt die elektrische Ladung -1/3 (in Einheiten der Protonenladung), das Anti-s besitzt die Ladung +1/3. Das d-Quark besitzt die Ladung -1/3 und bildet zusammen mit dem u-Quark (Ladung +2/3) die erste Quark-Generation, aus denen die Protonen und Neutronen (Mitglieder der Klasse der Baryonen) aufgebaut sind. Die dritte Generation der Quarks wird vom b-Quark und dem t-Quark (auch „Bottom“ und „Top“ genannt) aufgebaut. Entsprechend den K0-Mesonen bilden die b-Quarks zusammen mit den „leichten“ d- und u-Quarks die Klasse der B-Mesonen. Vom Studium der B-Mesonen und ihrer Bedeutung für die Suche nach Neuer Physik jenseits des Standardmodells soll hier die Rede sein.

Physikalische Motivation

Die Oszillation eines K0 in sein Antiteilchen (und umgekehrt) wird durch einen quantenmechanischen Prozess beschrieben, der die beiden Teilchen K0 und Anti-K0 als Mitglieder eines Zwei-Zustand-Systems auffasst. Quantenmechanisch gesehen sind K0 und Anti-K0 sogenannte Eigenzustände der „Quark-Sorte“ („flavor eigenstates“). Die Oszillationen zwischen K0 und Anti-K0 werden möglich, wenn die Flavor-Eigenzustände als orthogonale Linearkombinationen von zwei sogenannten Masse-Eigenzuständen KS und KL („mass eigenstates“) mit unterschiedlichen Massen m(KS) und m(KL) durch die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung ausgedrückt werden. Die Masse-Eigenzustände KS und KL sind zunächst invariant gegen die Kombination zweier fundamentaler, diskreter Transformationen (oder „Symmetrien“) der Natur, nämlich die Spiegelung der Ortskoordinaten („Paritäts“- oder „P“-Transformation) und die Spiegelung der elektrischen Ladung („Ladungs“- oder „C“-Konjugation). Bei der Kombination beider Symmetrien („CP“) werden demnach sowohl die Ortskoordinaten wie auch die Ladungen „umgedreht“: Aus einem „vorwärts“ fliegenden K0 wird ein „rückwärts“ fliegendes Anti-K0. Die beiden möglichen Linearkombinationen aus einem K0 und einem Anti-K0 (also ein KS und ein KL) wären demnach „invariant“ unter der CP-Transformation. Hierbei hätte das KS einen positiven CP-Eigenwert (+1), während das KL einen negativen CP-Eigenwert (-1) hätte. Aufgrund des CP-Eigenwerts kann das KS in zwei Pionen zerfallen, während das KL immer in drei Pionen zerfallen müsste. Cronin und Fitch haben nun in ihrem berühmten Experiment gezeigt, dass das KL ebenfalls (wenn auch nur zu einem sehr geringen Bruchteil) in zwei Pionen zerfallen kann. Somit wurde die CP-Verletzung – die gänzlich unerwartet war – experimentell etabliert. Die CP-Verletzung ist im Rahmen der Quantenmechanik gleichbedeutend mit der Verletzung der Zeitumkehrinvarianz („T“-Transformation): Ein quantenmechanisches System ist immer invariant gegenüber der gleichzeitigen Transformation von C, P und T („CPT-Theorem“).

Wenn also CP verletzt ist, muss auch T (die Zeitumkehrinvarianz) verletzt sein. Eine Verletzung der Zeitumkehrinvarianz bedeutet nun, dass die Zerfallsmuster eines Teilchens sich von denen seines Antiteilchens unterscheiden. Solch ein Effekt ist wesentlich für das Verständnis des im Universum beobachteten starken Überschusses von Materie im Vergleich zur Antimaterie. Aus dem Urknallmodell würde man zunächst erwarten, dass gleichviel Materie und Antimaterie aus dem Anfangszustand mit (gleichsam unendlich) hoher Energiedichte entstanden sind. Nachdem alle astrophysikalischen Messungen auf keinerlei nennenswerte Ansammlungen von Antimaterie innerhalb des beobachtbaren Universums schließen lassen, stellt sich die Frage, was mit der Antimaterie, die im Urknall notwendigerweise zu gleichen Teilen mit der Materie entstanden sein muss, geschehen ist.

Die einfachste Möglichkeit, die Antimaterie loszuwerden, ist, sie mit der Materie zu „zerstahlen“, ein Prozess, der in den Experimenten der Teilchenphysik zum Tagesgeschäft zählt. Übrig bleiben im Wesentlichen Photonen, also reines Licht. Das Resultat wäre aber, dass die Materie diesen Zerstrahlungsprozess ebenfalls nicht überlebt – sie wurde ja von der gleichhäufigen Antimaterie vollständig „annihiliert“. Damit wäre die Existenz unseres Universums nicht vorgesehen. Es muss also ein weiterer Prozess dazwischengeschaltet werden, der einen geringen Überschuss von Materie (z. B. Baryonen) überleben lässt. Solch ein Prozess ist durch die Verletzung der Zeitumkehrinvarianz tatsächlich denkbar. In der primordialen Ursuppe aus gleich vielen (schweren) Teilchen und deren Antiteilchen muss es T-verletzende Prozesse gegeben haben, die die Entstehung von Baryonen in der Zerfallskette dieser schweren Teilchen gegenüber der Entstehung von Antibaryonen aus den entsprechenden schweren Antiteilchenzerfällen leicht begünstigt. Die entstandenen Antibaryonen annihilieren vollständig mit den Baryonen, aber der leichte Überschuss der Baryonen (Materie) sichert dem Universum letztlich seine Existenz. Die Stärke der T-Verletzung (oder entsprechend die Stärke der CP-Verletzung) ist aus dem Verhältnis der im Universum beobachteten Anzahl der übrig gebliebenen Baryonen zu der Anzahl der Photonen aus den Zerstrahlungsprozessen ablesbar. Somit wird klar, wie fundamental die Messung der CP-Verletzung für die Entwicklung des Standardmodells der Teilchenphysik und für die Möglichkeit und die Entwicklung des Kosmos ist.

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt außerordentlich erfolgreich ein weites Spektrum der experimentellen Daten, angefangen von Niederenergiephänomenen wie dem K-Mesonzerfall (unter einem GeV) bis hin zu Hochenergieprozessen (einige Hundert GeV), wie etwa die Produktion der schwachen Eichbosonen (W und Z) und des Top-Quarks. Es gibt daher kaum Zweifel daran, dass das Standardmodell diejenige Theorie ist, die die experimentellen Daten unterhalb von einigen Hundert GeV in der gegenwärtig bekannten Genauigkeit richtig beschreibt. Trotz dieses herausragenden Erfolges kann nicht unerwähnt bleiben, dass es eine Reihe von fundamentalen Fragen gibt, die das Standardmodell nicht beantwortet. So bleibt zum Beispiel die Frage nach der Anzahl der Quark-Lepton-Familien unberührt. Ebenso ist vollkommen unklar, wie die Hierarchien der Massen der einzelnen Quarks und Leptonen sowie die Mischungswinkel zwischen den Quark-Familien, erstmalig eingeführt von N. Cabibbo, und zwischen den Lepton-Familien – notwendig geworden durch die Entdeckung der Neutrino-Oszillationen – zustande kommen. Gleichwohl kann das phänomenologische Modell [W1] von Kobayashi und Maskawa, das eingangs erwähnt wurde, die beobachteten Quarkmischungen und vor allem die Verletzung der CP-Invarianz bei den K- und B-Mesonen durch Einführung einiger weniger Parameter erfolgreich erklären. Diese Parameter müssen jedoch experimentell bestimmt werden und werden von der Theorie nicht vorhergesagt.

Der beobachtete Materie-Antimaterie-Überschuss im Universum jedoch (genauer: das Baryon-zu-Photon-Verhältnis) kann durch die im K- und B-System beobachtete CP-Verletzung in keiner Weise erklärt werden, er wird um viele Zehnerpotenzen zu klein vorhergesagt [1–2]. Somit gilt es inzwischen als unausweichlich, dass „Neue Physik“ jenseits des Standardmodells (also bei höheren Energieskalen) existieren muss. Am Large Hadron Collider (LHC), der mit der Datennahme begonnen hat, wird nach dem Higgs-Boson gesucht, dem letzten fehlenden Baustein im Standardmodell. Parallel hierzu wird man aber intensiv nach Neuer Physik Ausschau halten, die bei einer Energieskala von etwa 1 TeV erwartet wird, motiviert durch solide theoretische Begründungen in Zusammenhang mit der Quantenstabilisierung des Higgsfeldes.

Der Hochenergie-Bereich, definiert durch hinreichend hohe Schwerpunktsenergie à la LHC, um neue schwere Teilchen zu erzeugen, ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, nach Neuer Physik zu suchen. Neue Teilchen können sich auch durch virtuelle Effekte in Reaktionen mit bekannten Teilchen bei niedriger Energie zu erkennen geben. Für diese Art der Suche nach Neuer Physik spielt die Produktionsschwelle keine Rolle. In der Geschichte der Teilchenphysik war dies schon häufiger der Fall: Das Charm-Quark wurde durch unterdrückte Zerfälle des neutralen K-Mesons vorhergesagt [3], die Existenz einer dritten Generation von Quarks (und Leptonen) ist lange vor ihrer Beobachtung durch die Kobayashi-Maskawa-Theorie der CP-Verletzung im K-System nahegelegt worden [W1]. Auch die Masse des Top-Quarks wurde durch virtuelle (Quanten-Loop) Effekte aus den LEP-Daten richtig vorhergesagt. Weil Quanten-Loop-Effekte typischerweise mit steigender Masse der virtuell ausgetauschten Teilchen kleiner werden, ist der entscheidende Punkt die hohe Präzision der Messung. In der Tat können Hochpräzisionsexperimente durch die Vermessung von Quanten-Loop-Effekten Energieskalen für Neue Physik aufspüren, die für die gegenwärtige (und nächste) Generation von Collidern nicht zugänglich sein werden.

Ära der B-Meson-Fabriken

In Japan und den USA wurden in der vergangenen Dekade wichtige Experimente mit neutralen B-Mesonen durchgeführt, für die eine im Vergleich zu den K-Mesonen große CP-Verletzung beobachtet wurde. Die B-Mesonen werden paarweise (B0 und Anti-B0) bei relativ niedriger Energie mithilfe von asymmetrischen Elektron-Positron-Speicherringen („B-Factories“) erzeugt. Bei einer B-Factory werden Elektronen mit Positronen kollidiert, so ähnlich wie bei den Experimenten am PETRA-Speicherring am DESY in den 80er-Jahren des vergangen Jahrhunderts und bei den LEP-Experimenten am CERN, die bis zum Jahr 2000 durchgeführt wurden. Es gibt jedoch zwei wichtige Unterschiede zu diesen Maschinen: Zum einen wählt man ganz bestimmte Schwerpunktsenergien, an denen bevorzugt B-Meson-Paare erzeugt werden, nämlich etwa 10,6 GeV (also klein im Vergleich zu LEP, wo bis zu 209 GeV erreicht wurden). Bei dieser niedrigeren Energie wird in der Elektron-Positron-Vernichtung die sogenannte Υ(4S) Resonanz erzeugt, die in ein B-Anti-B-Paar zerfällt. Unterhalb dieser Schwellenenergie können wegen ihrer großen Ruhemasse keine B-Meson-Paare erzeugt werden.

Ein weiterer wichtiger Punkt charakterisiert die B-Factories im Vergleich zu den oben genannten Maschinen PETRA und LEP. Die Energien der einlaufenden Elektronen und Positronen werden in B-Factories unterschiedlich gewählt, aber so, dass die Schwerpunktsenergie nach wie vor bei der Resonanzenergie Υ(4S) liegt. Durch diese Maßnahme erhalten die B-Mesonen im Laborsystem einen Boost und man kann den Zerfallszeitpunkt eines B-Mesons, das nur etwa eine (mit heutigen Methoden nicht messbare) Picosekunde lebt, nunmehr aus der Zerfallsstrecke im Labor bestimmen. Die präzise Messung der Zerfallsorte für die beiden B-Mesonen (B0 und Anti-B0) ist essentiell für das Studium der CP-Verletzung.

Super-B-Factories

Die Experimente BaBar [4] und Belle [5] an den beiden B-Factories am SLAC (USA) und beim KEK (Japan) haben in den letzten Jahren in eindrucksvoller Weise die CP-Verletzung bei B-Meson-Zerfällen nachgewiesen und die Richtigkeit der Theorie von Kobayashi und Maskawa bestätigt. Dennoch gibt es gewichtige Gründe, wie oben erläutert, die statistische Genauigkeit der Experimente deutlich zu verbessern. Um hier einen wesentlichen Schritt voran zu kommen und das Standardmodell auf den Prüfstand zu stellen, muss die Luminosität der B-Factories und damit die Genauigkeit der Messungen drastisch gesteigert werden („Super-B-Factories“). Hierzu wurden bisher zwei Proposals vorgelegt: Für die KEKB-Maschine, die den Luminositätsweltrekord hält und bis Mitte 2010 in Betrieb sein wird, wurde ein Upgrade („SuperKEKB“ [6]) vorgeschlagen, der in der Endausbaustufe zu einer 40 mal höheren instantanen Luminosität (L = 0,8×1036 cm-2s-1) führen soll. Auch in Italien ist eine ähnliche Maschine („SuperB“) geplant. Für SuperKEKB wurde zu Beginn dieses Jahres von der japanischen Regierung eine „vorläufige Genehmigung“ erteilt. Mit einer integrierten Luminosität von mehr als 50 ab-1, die von SuperKEKB bis zum Jahr 2020 erreicht werden kann, wird man in völlig neue Bereiche von Präzisionstests vorstoßen und zeitgleich und komplementär mit der Datennahme am LHC intensiv nach Neuer Physik suchen.

Mit integrierten Luminositäten jenseits der 50 ab-1 werden die experimentellen Unsicherheiten um fast eine Größenordnung gegenüber den gegenwärtig veröffentlichten Daten sinken. Damit sind völlig neuartige und auch speziell auf Neue Physik sensitive Messungen möglich. Die experimentellen Zielsetzungen einer Super-B-Factory können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Präzisionsmessungen der CKM (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa)-Mischungsmatrix und die Suche nach seltenen Zerfällen. Beide haben mit der Suche nach Neuer Physik zu tun.

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Original 1293750358
Gegenwärtiger Status (Herbst 2009) der Bestimmung der CKM-Mischungswinkel (siehe Text).
Gegenwärtiger Status (Herbst 2009) der Bestimmung der CKM-Mischungswinkel (siehe Text).

Die CKM-Matrix transformiert die Masse-Eigenzustände der Down-Quarks (d, s, b) in die Flavor-Eigenzustände (d’,s’,b’), die sich unter der schwachen Wechselwirkung in die Up-Quarks (u, c, t) umwandeln (und umgekehrt). Die Matrixelemente Vij der CKM-Matrix sind daher die (komplexen) Kopplungen der Down-Quarks an die Up-Quarks. Aus der Unitarität der CKM-Matrix kann man sechs Dreiecke in der komplexen Zahlenebene ableiten. Im Falle der CP-Verletzung haben diese Dreiecke nicht-verschwindende Flächen und im Falle der B-Mesonen sogar große Winkel (φ1 = β, φ2 = α, φ3 = γ). Der gegenwärtige Status [7, W2] bei der Bestimmung der einzelnen Elemente des Unitaritätsdreiecks für B-Mesonen ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Abbildung zeigt die 95% Konfidenzintervall (CL)-Konturen der jeweiligen Messungen und den Apex des Unitaritätsdreiecks unter der Annahme, dass alle Messungen durch das Standardmodell beschrieben werden. Die verschiedenen Messungen sind zwar, wie schon oben erwähnt, mit dem Standardmodell generell in Einklang, jedoch existieren einige interessante, wenn auch noch nicht signifikante, Abweichungen („tensions“ im Jargon der B-Physik-Community).

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Vergleich der Präzisionsmessungen bei einer Super-B-Factory. Standardmodell, links; Zentralwerte der Observablen wie gegenwärtig gemessen, rechts.
Vergleich der Präzisionsmessungen bei einer Super-B-Factory. Standardmodell, links; Zentralwerte der Observablen wie gegenwärtig gemessen, rechts.

Ein Vergleich der erwarteten Präzision einer Super-B-Factory (> 50 ab-1) ist in Abbildung 2 ersichtlich. Links ist das Unitaritätsdreieck unter der Annahme dargestellt, dass die Kobayashi-Maskawa-Theorie (Standardmodell) korrekt ist, die Zentralwerte der Messungen also zum Standardmodell hin konvergieren. Auf der rechten Seite ist angenommen, dass die Zentralwerte für die jeweiligen Observablen ihre heutigen Werte behalten, die Unsicherheiten der Messungen aber entsprechend der erhöhten Luminosität der SuperKEKB-Maschine schrumpfen. Im zweiten Fall sind die oben erwähnten „tensions“ dann real und deuten auf Physik jenseits des Standardmodells hin. Die eingezeichneten Gebiete sind jeweils 95% Konfidenzintervalle, die sich links (Standardmodell) zu einem gemeinsamen Apex des Unitaritätsdreiecks vereinen lassen, rechts dagegen (Neue Physik) mehrere solcher Gebiete mit hoher Signifikanz ausweisen, die eine Erweiterung des Standardmodells notwendig machen. Ein Vergleich mit Abbildung 1 zeigt ganz klar das Potenzial einer Super-B-Factory. Man sieht hier auch sofort, dass die Sensitivität für Neue Physik (Abb. 2, rechts) jenseits des Standardmodells außerordentlich hoch ist.

Vertexdetektoren an B-Factories

Mit der geplanten Steigerung der Luminosität bei SuperKEKB um einen Faktor > 50 wachsen auch die Anforderungen an die Teilchendetektoren. Zum einen steigen die Untergrundraten (QED-Prozesse, Beam-Gas-Ereignisse, Synchrotronstrahlung) dramatisch, was zu einer wesentlich höheren Belegungsdichte und einer erschwerten Rekonstruktion der Teilchen in den Detektoren führt. Zum anderen werden die Detektoren hohen Strahlungsdosen ausgesetzt. Aus diesen Gründen ist es notwendig, etliche der existierenden Detektoren durch neue zu ersetzen. Die Ortsauflösung ist wegen der niedrigen Impulse der Teilchen hauptsächlich durch Vielfachstreuung am Detektor selbst begrenzt. Daher muss das Detektormaterial möglichst reduziert werden und der Detektor, zumindest die innerste Lage, sollte näher an den Wechselwirkungspunkt rücken. Letzteres führt allerdings unweigerlich zu einer noch höheren Untergrundrate.

Für SuperKEKB ist ein entsprechend aufgerüstetes Experiment („Belle-II“) geplant. Im Rahmen dieses Experimentes wird unter Führung des Max-Planck-Instituts für Physik ein hochauflösender Spurdetektor („Pixel-Vertexdetektor“) entwickelt, der eine neuartige, am Institut entwickelte Technologie („DEPFET“: Depleted p-channel Field Effect Transistor) einsetzen wird. Der Pixel-Vertexdetektor, der den Zerfallsort der B-Mesonen genau vermisst, wird hierbei ein wesentlicher neuer Bestandteil von Belle-II sein, der insbesondere für die Messung der CP-Verletzung von entscheidender Bedeutung ist.

Die für das Projekt ganz zentralen DEPFET-Sensoren wurden am MPI für Physik in München erfunden und können nur am gemeinsamen Halbleiterlabor (HLL) des Instituts und des MPI für extraterrestrische Physik hergestellt werden. Der Vertex-Detektor – in der Größe einer Red-Bull-Dose – besteht aus zwei Sensorlagen, die das Strahlrohr des SuperKEKB-Beschleunigers umschließen. Der „Rest“ des Belle-II Detektors hat die üblichen Maße eines modernen Teilchendetektorsystems von je etwa 10 Metern in allen drei Raumdimensionen.

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DEPFET Prinzip: Ein FET ist auf voll depletierten Silizium aufgebaut. Signalladung sammelt sich in einem tiefen n-Implant. Die dort angesammelte Ladung moduliert den FET-Strom darüber. Über den „clear“-Kontakt kann die Ladung bei Bedarf abfließen.
DEPFET Prinzip: Ein FET ist auf voll depletierten Silizium aufgebaut. Signalladung sammelt sich in einem tiefen n-Implant. Die dort angesammelte Ladung moduliert den FET-Strom darüber. Über den „clear“-Kontakt kann die Ladung bei Bedarf abfließen.

Der DEPFET, 1987 von Kemmer und Lutz vom MPI für Physik erfunden [8], ist ein aktiver Pixelsensor, der sich bestens für die oben beschriebenen Aufgaben eignet (Abb. 3): Er ist ein voll depletierbarer Sensor mit einem integrierten Feld-Effekt-Transistor (FET). Die durch ionisierende Teilchen im voll depletierten Volumen des Sensors erzeugte Ladung wird in einem „internen Gate“ gesammelt und moduliert den FET-Strom. Dadurch wird selbst bei sehr dünnen Sensoren ein hohes Signal-zu-Rauschverhältnis von bis zu 40:1 erreicht. Die Verstärkung wird nur während der kurzen Auslesezeit des Pixels aktiviert und danach wieder abgeschaltet. Das Pixel bleibt zwar für Signale empfindlich, verbraucht dabei aber keine Leistung. Durch den geringen Leistungsverbrauch des DEPFET-Detektors ist keine materialaufwendige Flüssigkeitskühlung im sensitiven Bereich notwendig. Das Herstellungsverfahren erlaubt es außerdem, sehr dünne (50 µm im aktiven Bereich) und trotzdem mechanisch stabile Detektormodule (typische Größe 8 cm x 1,5 cm) zu bauen. Dadurch kann eine Dicke von nur 0,15% einer Strahlungslänge erreicht werden. Die Sensoren können ausreichend strahlenhart für den Einsatz am SuperKEKB gemacht werden. Der gesamte zwei-lagige Vertex-Detektor wird aus 20 Modulen mit insgesamt 8 Millionen Pixeln bestehen.

Die DEPFET-Technologie wurde in den letzten Jahren praktisch zur Einsatzreife entwickelt, allerdings mit Schwerpunkt auf die mögliche Verwendung am International Linear Collider (ILC). Für den Einsatz bei Belle-II sind daher zunächst einige Anpassungen der DEPFET- Parameter an die etwas anderen Anforderungen durch den SuperKEKB-Beschleuniger vorzunehmen. Hierfür ist noch etwa ein Jahr an Forschung und Entwicklung und Prototypenbau notwendig. Für die Serienproduktion und den Zusammenbau des Detektors werden weitere zwei Jahre gebraucht. Der komplette Pixeldetektor wird von einer internationalen Kollaboration („DEPFET-Kollaboration“) unter Führung des Max-Planck-Instituts für Physik entwickelt. Die kollaborierenden Institute kommen aus Deutschland (die Universitäten Bonn, Gießen, Göttingen, Heidelberg und das Karlsruhe Institute of Technology), aus Spanien (die Universitäten Barcelona, Ramon LLul, Santander und Valencia sowie das CNM Barcelona), ferner die Charles Universität Prag und das Institut für Kernphysik PAN in Krakau. Kürzlich haben sich auch Gruppen der Technische Universität München und der Maximilians-Universität München angeschlossen. Der Umbau des gegenwärtigen Belle-Detektors wird etwa 3 Jahre in Anspruch nehmen; die Datennahme mit Belle-II und seinem neuen Pixel-Vertexdetektor kann dann im Laufe des Jahres 2014 beginnen.

Originalveröffentlichungen

1.
A. Riotto:
Theories of Baryogenesis.
CERN-TH/98-204 (hep-ph/9807454), 1–89 (2008).
2.
A. D. Sakharov:
Violation of CP Invariance, С Asymmetry, and Baryon Asymmetry of the Universe.
JETP Letters 5, 24–26 (1967).
3.
S. L. Glashow, J. Iliopoulos, L. Maiani:
Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry.
Physical Review D 2, 1285–1292 (1970).
4.
B. Aubert et al.:
The BABAR detector.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 479, 1–116 (2002).
5.
A. Abashian et al.:
The BELLE detector.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 479, 117–232 (2002).
6.
S. Hashimoto et al.:
"Letter of Intent for a KEK Super B Factory".
KEK-Report-2004-4, 546 pp (2004).
7.
J. Charles, A. Höcker, H. Lacker, S. Laplace, F. R. Le Diberder, J. Malclés, J. Ocariz, M. Pivk, L. Roos (CKM-Fitter Group):
CP violation and the CKM matrix: assessing the impact of the asymmetric B factories.
The European Physical Journal C 41, 1–131 (2005).
8.
J. Kemmer, G. Lutz:
New detector concepts.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 253, 365–377 (1987).
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