Das Mu3e Experiment will nach dem lepton-flavour verletzenden Zerfall mu+→ e+e-e+suchen. Im Standard Model ist dieser Zerfall mit einem Verzweigungsverhältnis von << 10-50 extrem unterdrückt. Viele Theorien jenseits des Standard Models sagen jedoch signifikant höhere Zerfallsraten vorher. Ein Nachweis dieses Zerfalls wäre deshalb ein klares Zeichen für neue Physik.
Das Ziel des Mu3e Experiments ist es eine Sensitivität von Eins in 1016 zu erreichen, was vier Größenordnungen besser ist als bisherige Experimente. Um diese Sensitivität zu erreichen wird ein Detektor mit exzellenter Impuls-, Vertex- und Zeitauflösung benötigt, um den Untergrundsprozesse hinreichend zu unterdrücken.
In unserer Gruppe entwickeln wir ein Detektorsystem mit dem die Ankunftszeiten der Elektronen präzise gemessen werden können, um koinzidente Signale von drei Elektronen zu detektieren. Der Detektor besteht aus kleinen szintillierenden Kacheln die mit Silizium Photomultipliern (SiPMs) ausgelesen werden. Eine Herausforderung ist es, bei einer Trefferrate von bis zu einigen MHz eine exzellente Zeitauflösung von unter 100 ps, und eine Effizienz von nahezu 100% zu erreichen.
Um diese Anforderungen zu erfüllen führen wir Simulationsstudien durch, vermessen und optimieren das Szintillator-SiPM System und entwickeln einen ersten Prototypen des Detektors.
Ein wichtiger Bestandteil des Detektors ist die Ausleseelektronik für die SiPMs. Hierfür eintwickeln wir einen ASIC, der eine sehr gute Zeitauflösung besitzt und hohe Raten verarbeiten kann, und so die strengen Anforderungen, die zum Erreichen der angestrebten Detektorleistung nötig ist, zu erfüllen.
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