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Berichte / Presse

Exkursion zum Mint-EC Forum „Teilchenphysik Masterclass“

Lukas Selzer berichtet von der Teilnahme am Mint Camp "Teilchenphysik Masterclass" am Weidig-Gymnasium in Butzbach.

 "Am Morgen des 29. Januars haben wir uns am Bahnhof in Herborn getroffen, um gemeinsam mit dem Zug nach Butzbach zu fahren. Nach der dortigen Ankunft um etwa 8.45 Uhr wurden wir mit anderen Teilnehmern anderer Schulen von zwei Schülern des Weidig-Gymnasiums zum Veranstaltungsort geführt.

Nach einer kurzen Begrüßung der dortigen Veranstalter Prof. Dr. Michael Düren, Dr. Marc Strickert, Dr. Mustafa Schmidt und Dr. Anke Ordemann begann Dr. Mustafa Schmidt mit einer Einführung in die klassische Teilchenphysik. Zu Anfang wurden uns die Größenverhältnisse der Elementarteilchen und die in der Teilchenphysik vorkommende Energie (Beispielsweise bei einer Kollision von Teilchen) anschaulich dargelegt. Dr. Schmidt gestaltete die Theorie mit einer PowerPoint - Präsentation und interaktiven Elementen für die Schülerinnen und Schüler.

Nach einer kurzen Pause wurden wir an die verschiedenen Elementarteilchentypen herangeführt. Zu diesem Zweck wurden Karten ausgeteilt, welche Informationen zu Myonen, Quarks und Bosonen enthielten. Jeweils zu zweit sollten die Teilnehmer diese Karten nach Teilcheneigenschaften ordnen und strukturieren. Uns wurde erklärt, aus welchen Elementarteilchen Protonen oder Neutronen aufgebaut sind und wie die Massen oder Ladungen dieser Teilchen von Quarks beeinflusst werden.

Danach wurde uns die Funktionsweise und der Aufbau von Teilchenbeschleunigern am Beispiel des Long Hadron Colliders (LHC) am CERN erläutert. Zu diesem Thema hatten wir durch unseren Unterricht Vorwissen, welches wir dort gut einsetzen konnten. Schließlich wurden uns einige Typen von radioaktiven Zerfällen sowie radioaktiver Strahlung nähergebracht, schließlich ist radioaktive Strahlung bei der Kollision von Teilchen unumgänglich.

Nach der Mittagspause und dem gemeinsamen Essen in der Mensa des Weidig - Gymnasiums ging die Veranstaltung in die eher praxisorientierte Phase über. In Gruppen von jeweils vier Personen sollte eine Nebelkammer (siehe Anhang Bild 1) gebaut und in Betrieb genommen werden. Ziel dieses Experimentes war es, durch den Nebel in der Kammer radioaktive Strahlung, oder vielmehr deren Auswirkung auf ihr Umfeld, zu visualisieren.

Unter Aufsicht wurde dafür eine Aluminiumplatte auf eine Schicht Trockeneis gelegt. Des Weiteren wurde eine quaderförmige, transparente Kunststoffkuppel mit einem Schwamm ausgestattet, welcher mit dem Aldehyd 1-Propanal getränkt wurde. Dieser Schwamm wurde mit Magneten an die Oberseite der Kuppel angebracht. Danach wurde die Kuppel auf die mittlerweile auf -70 Grad Celsius heruntergekühlte Aluminiumplatte abgesenkt. Durch den Temperaturunterschied von etwa 90 - 100 Grad Celsius im System bildete sich ein sehr feiner Nebel.

Dieser Nebel ermöglichte uns die Auswirkungen von Alpha- und Beta-Strahlung zu sehen. Alpha-Strahlung konnte in Form von länglichen, schraubenförmigen Streifen im Nebel beobachtet werden. Beta-Strahlung hatte nicht diese Spiralform. Diese Streifen kamen durch das Alpha/Beta-Teilchen zu Stande, welche durch eine Kollision von Neutrinos mit Stickstoffatomrümpfen abgespalten wurden.

Nach einer gemeinsamen Auswertung des Experimentes im Plenum haben wir die Theorie im Bereich Datengewinnung und Detektorphysik erweitert. Als Beispiel wurde der ATLAS Detektor des LHCs gewählt. An diesem Beispiel wurde uns erläutert, wie man aus dieser Teilchenkollision im Detektor die neu entstandenen Teilchen identifizieren kann. Dieses Wissen wurde anschließend am Computer in Teams von jeweils zwei Personen in die Tat umgesetzt. Mit Hilfe echter Daten des LHC am CERN konnte man selbst auf die Suche nach dem Higgs-Boson gehen. Dieses Teilchen verleiht Materie ihre Masse und wurde erst kürzlich am CERN gefunden, obwohl Theorien schon seit den 1960er Jahren auf die Existenz dieses Teilchens hinweisen. Mit Hilfe des zuvor gelernten Wissens und des Analyseprogramms konnte man an verschiedenen Zerfällen und an der Entstehung von Teilchen am CERN teilhaben.

Die Datenanalyse wurde von einer Evaluation im Plenum abgeschlossen und nach einer kurzen Abschiedsrede und einem gemeinsamen Gruppenfoto endete die „Masterclass Teilchenphysik“ um 17:00 Uhr."

 

2019 Teilchenphysik Gruppenfoto

Den vollständigen Bericht können Sie hier nachlesen: Bericht über Mint Camp "Teilchenphysik Masterclass"

 

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