Masterclass 2010 an der Uni Bonn

Ein Einblick in die Teilchenphysik

Die Physics Masterclasses ist eine Jährliche Aktion mehrere europäischer Universitäten und dem CERN in der Schweiz, wo der weltweit größte Teilchenbeschleuniger (LHC) steht. Wir bekamen als Schüler einen Einblick in die Teilchenphysik.

Mittwoch, 17.2.2010: Vorbereitung

Am Nachmittag fand ein Vorlesung über die Teilchenphysik an der Universität zu Bonn statt. Dabei wurden uns die Grundlagen erklärt, wie welche Teilchen es gibt, welche elementaren Kräfte es gibt und wie sie „erzeugt“ werden (durch Botenteilchen).
Es wurde jedoch auch mehrmals unterstrichen, dass es in der Teilchenphsik noch viele Fragen gibt und man erst am Anfang einer langen Forschungsreise stehe. Was ist die „Masse“? Wir kennen zwar Newtons F=m*a oder Einsteins E=mc², doch wirklich genau wissen wir es nicht. Warum gibt es masselose Teilchen? Warum gibt es welche mit? Wie entsteht Masse? Was ist dunkle Materie? Was ist dunkle Energie? Wie erzeugt man sie? Gibt es eine Urkraft? Niemand kennt die Antworten. Oder besser gesagt noch kennt sie niemand.
Im LHC wird versucht eine der Theorien zur Frage nach der Masse zu überprüfen. Der Higgs-Mechanismus, benannt nach Peter Higgs, dessen Theorie sich immerhin schon über 40 Jahre in den Fachkreisen hält. Er sagt Masse sei ein Kraftresultat. Die dafür benötigte Komponente, das Higgs-Boson, müsste dann auch künstlich, das heißt im LHC erzeugt werden können.
Doch die Frage,wie wir diese minimalst kleinen Teilchen sehen können, ist ein Bestandteil dieses Vortrags gewesen. Ein anschaulicher Vergleich hat uns dieses immense Größenverhältnis klargemacht. Ist ein Quark so groß wie ein Fußball, so ist das, was wir gerade so durch ein Mikroskop sehen können so groß wie der Abstand von der Sonne zum Pluto. Kein Astronom würde mit einem Teleskop einen Fußball auf dem Pluto suchen.
Wir messen aufkommende Energien, die in verschiedenen Teilen des Messgeräts entstehen. Anhand dieser Spur kann man dann diese Teilchen, vielleicht nur anhand ihrer Zerfallsprodukte identifizieren.

Donnerstag, 18.2.2010: Anwendung und Konferenz

An diesem Tag tagte die eigentliche Masterclass. Im physikalischem Institut haben wir zunächst Übungen zur Auswertung von Messergebnissen gemacht, danach haben wir selbst einige Messergebnisse ausgewertet. In mehren Gruppen haben wir je 100 Messungen bearbeitet (keine Angst, wenn man etwas Übung hat schafft man es locker in einer halben Stunde).
Die Identifizierung von den Teilchen war relativ einfach, doch haben wir mehr als doppelt so viele Tauonen als die Theorie besagt oder die Fachleute gefunden haben gefunden. Doch fast 90% waren „nur“ Quarks mit ihren Charakteristischen „Hadron-Jets“.
Doch der Höhepunkt kam erst noch: Eine internationale Videokonferenz.
Wir waren mit dem CERN und einigen europäischen Universitäten verbunden und konnten Fragen stellen und sie miteinander diskutieren. Zum Schluss kam noch ein Quiz, das über Video übertragen wurde. Jede Uni hatte bald einen Sieger, die ein T-Shirt, auf dem die Funktionsweise des Word Wide Web, übrigens ist es eine Erfindung des CERN, erklärt wurde. Danach war diese zwar äußerst interessante, aber schwere Veranstaltung zu Ende. Mit einer CD mit reichhaltigem Material bestückt gingen wir nun wieder nach Hause.

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