Das Herzstück der Belle II-Experimentanlage ist der Detektorkomplex, der aus verschiedenen Schichten von Detektorebenen besteht und in dessen Zentrum der hochempfindliche Pixel-Vertex-Detektor (PXD) steht. Die Entwicklung und der Bau des kleinen, aber technisch hochkomplexen PXD ist eine besondere Leistung der deutschen Gruppen.

Die Detektorentwicklung ist am SuperKEKB ein kontinuierlicher Prozess, denn der Teilchenbeschleuniger selbst befindet sich in einem laufenden Entwicklungs- und Verbesserungsprozess, bei dem insbesondere die für die Präzession der Daten so wichtige Luminosität weiter erhöht werden soll: Im Jahr 2031 soll eine integrierte Luminosität von 50 ab-1 erreicht werden. Die stetig steigenden Strahlströme, die zur Erhöhung der Teilchenereignisse pro Zeiteinheit notwendig sind, stellen für den PXD-Detektor eine große Herausforderung dar, da er sehr nah - in einem Abstand von nur 14 mm - an der Strahlachse installiert ist. Das deutsche Expertenteam muss immer wieder flexibel auf neue Herausforderungen reagieren. Bildlich gesprochen erinnert das Unternehmen an ein Schiff, das auf hoher See immer wieder umgebaut werden muss.

Eine besondere Herausforderung stellen beispielsweise Strahlverluste dar, die zu Schädigungen des Detektors führen können. In der Vergangenheit konnte ein solches „Leck“ bereits durch experimentelle Strahlentests ausfindig und durch die Entwicklung eines Frühwarnsystems unschädlich gemacht werden. Eine weitere Herausforderung ist der sogenannte Strahluntergrund, der mit zunehmender Strahlstärke kontinuierlich ansteigt. Unter dem Strahluntergrund versteht man Ereignisse, die nicht aus Kollisionswechselwirkungen entstammen und daher keine Physikereignisse sind. Die große Herausforderung besteht darin, den Strahluntergrund möglichst gering zu halten, um die Detektion von relevanten Physikereignissen zu fördern oder überhaupt erst zu ermöglichen.

Eng damit verbunden ist die Entwicklung und Verbesserung von sogenannten Triggern, d.h. Auslösemechanismen für die physikalischen Ereignisse, die die Datengrundlage für die Physikanalyse bilden. Trigger haben die Aufgabe, die Physikereignisse vom Untergrund zu unterscheiden, sodass sie zunächst gespeichert und später analysiert werden können. Die Schwierigkeit besteht darin, zuverlässig die richtigen Ereignisse auszusortieren. Einer der Schwerpunkte des Belle II-Experiments ist die Entdeckung neuer Physik, zum Beispiel im Bereich der dunklen Materie - dies erfordert die Analyse von Zerfällen, die zum Teil sehr selten sind. Die Trigger müssen daher in der Lage sein, diese seltenen Zerfälle vor dem massiven Untergrund zu erkennen und auszusortieren. Zu diesem Zweck arbeiten wir an neuen Triggern, die auf neuronalen Netzen beruhen und auch seltene Zerfälle immer besser erkennen sollen.

Um beim Betrieb des Pixeldetektors und bei der Entwicklung des neuronalen Triggers mitzuarbeiten, werden folgende Skills benötigt:

- Grundlegendes Verständnis der Technologie und Arbeitsweise von Silizium-Pixel-Detektoren und Driftkammern zum Nachweis geladener Teilchen
- Grundlegende Kenntnisse über "Machine Learning", insbesondere neuronale Netze und deren Anwendungen
- Vertrautheit mit modernen Programmiersprachen wie C++ und Python auf Linux-Betriebssystemen
- Teamfähigkeit, gute Englischkenntnisse und Interesse an der Zusammenarbeit in weltweit verteilten Teams