Reinschnuppern in die Welt der Teilchenforschung

Dieses Jahr feiert das CERN (cern.ch) sein 70. Jubiläum. Anlässlich dieses runden Geburtstags lud der Lehrstuhl Physik und ihre Didaktik Schülerinnen und Schüler aus der Region ein, um einen Schnupperkurs über Teilchenphysik zu besuchen. Sieben interessierte Schülerinnen nahmen teil und konnten knapp fünf Stunden lang in die Welt der Teilchenforschung eintauchen und konnten dabei unter anderem die Spuren von echten Elementarteilchen entdecken und beobachten. Die Teilnhemenden konnten in diesem Worksop erste Grundlagen der Teilchenphysik erleben und erlernen.

Bei einem Vortrag zu den Grundlagen der Teilchenphysik und der Geschichte des internationalen Forschungszentrum CERN, mit Sitz in Genf stellten die aufmerksamen Teilnehmerinnen immer wieder Fragen, z.B. „Wie bekommt man die Teilchen denn so schnell?“ und „Was kollidiert dort am CERN?“. Ersteres lässt sich mit dem größten und bekanntesten Projekt am CERN beantworten. Mit dem ringförmigen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC). An diesem befinden sich riesige Detektoren mit denen 2012 das Higgs-Teilchen entdeckt und seitdem präzise vermessen wurde. Und nicht nur die Detektoren sind riesig, auch der LHC selbst ist eine der größten Maschinen der Welt mit einem Umfang von 27 km. Dort am LHC werden Protonen (Wasserstoffkerne) miteinander zur Kollision gebracht und die Spuren der entstehenden Teilchen vermessen. Diese sind fürs bloße Auge leider nicht sichtbar, weswegen man besondere Geräte nutzt, um die Teilchen zu detektieren. Spielerisch durften die Schülerinnen anschließend mit einem Kartenspiel Elementarteilchen sortieren und kombinieren. 

Um Elementarteilchen sichtbar zu machen, bastelten die Schülerinnen eigene kleine Teilchendetektoren, sogenannte Nebelkammern. Diese bestehen aus einem durchsichtigen Gefäß dessen Innern von Alkoholdampf gesättigt ist, sodass geladene Teilchen, die durch die Nebelkammer hindurchfliegen, Atome ionisieren. An diesen Ionen kann dann der Alkohol kondensieren und bildet Spuren in der Nebelkammer ähnlich den Kondensstreifen bei Flugzeugen. Nach der faszinierenden Beobachtung von Elektronen und Alpha-Teilchen stand „Wir bauen den ATLAS-Detektor (aus LEGO)“ auf dem Programm. ATLAS ist der größte Teilchendetektor am LHC und 22m hoch, sowie 45m lang. Dank eines gemeinsamen Projekts des CERN und der University of Liverpool gibt es nicht nur den ATLAS-Detektor, sondern den ganzen LHC mit allen 4 großen Detektoren als Miniatur-LEGO-Modelle . Der Teilchenphysiker Burkhard Böhm erzählte den aufmerksamen Teilnehmerinnen anschließend Anekdoten von seiner Arbeit am ATLAS-Detektor, von Kletterpartien, Wartungsarbeiten und einem Tag, als er mit einem Staubsauger vor dem Wiedereinschalten des LHC aufräumte.  

Zum Abschluss durften die Schülerinnen die Ausstellung Touch Science besuchen. In der Ausstellung gab es eine große Nebelkammer mit ganz vielen Teilchenspuren zu sehen, einen 1m-hohen ATLAS-Detektor aus Lego und viele weitere Ausstellungstücke zum Anfassen und Ausprobieren.