MINT-EC macht’s möglich: Teilchenphysik am DESY bei Berlin

Neue Möglichkeiten für den Unterricht und spannende Angebote wie Forschungspraktika für besonders interessierte GAG-Schüler bietet die Mitgliedschaft im MINT-EC-Netzwerk mit dem DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) in Zeuthen bei Berlin.

Spuren von Radioaktivität selbst sichtbar machen

Radioaktivität – davon hat jeder schon gehört. Aber ihre Spuren ganz ohne Hochsicherheitsforschungslabor mit einfachen Mitteln selbst sichtbar machen? Wie sich an der GAG solche Untersuchungsgeräte von Schülern mit einfachen Mitteln im Unterricht bauen lassen, vermitteln die Forscher um Frau Adelheid Sommer am DESY:

In einer sogenannten Nebelkammer wird ein Alkohol-Luft-Gemisch stark gekühlt, so dass die Luft mit dem Alkohol übersättigt ist. Sobald es Kondensationskeime gibt, schlagen sich daran feine Nebeltröpfchen nieder. (Dies ist so ähnlich wie bei der Kohlensäure im Mineralwasser, die sich an kleinen Unreinheiten löst und Bläschen bildet. Das kann jeder ausprobieren, indem man einen Buntstift in ein Glas sprudelndes Wasser hineinstellt.)

Das in der Luft enthaltene radioaktive Radon zerfällt. In der Folge wird Alphastrahlung ausgesandt und kann Luftteilchen „streifen“. Dadurch werden diese zu Kondensationskeimen, die entlang des Weges des Alphateilchens aufgereiht sind. An ihnen bilden sich feinste Alkoholnebeltröpfchen und eine Nebelspur wird deutlich sichtbar.

Gottes- und andere Teilchen finden

Am ATLAS-Projekt werden tief unter der Erde Protonen auf sehr, sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und zur Kollision gebracht. Dabei kommt es vor, dass ihre „Bauteile“, die Quarks, miteinander reagieren und dabei neue Teilchen entstehen. Diese neuen Teilchen können sehr schnell zerfallen – zu schnell, um sie direkt untersuchen zu können. Bei ihrem Zerfall erzeugen sie jedoch neue Teilchen. Wenn man alle diese entstandenen Teilchen misst und ihre Energien summiert, entspricht die Gesamtenergie gerade der des ursprünglichen Teilchens aus der Protonenkollision. Man muss also schauen, ob alle Teilchen gemeinsam zu dem gesuchten Teilchen passen. So kann aus vielen Messdaten des ATLAS-Experiments beispielsweise das für die schwache Wechselwirkung zuständige Z₀-Boson oder gar das in der Boulevardpresse als „Gottesteilchen“ bekannt gewordene Higgs-Boson gefunden werden.

Das ist große Physik. Aber keine Magie. Wer begabt und bereit ist, sich in die durchaus komplizierte Materie einzuarbeiten, kann selbst die Messdaten auswerten. Die dafür notwendige Software ist im Netz kostenlos verfügbar. Lehrer aus dem MINT-EC-Netzwerk aus ganz Deutschland und auch von der GAG konnten diese Messauswertungen selbst am DESY durchführen.

Du willst mehr wissen? Für forschungsbegeisterte GAG-Schüler gibt es jede Menge spannende Workshops, Master Classes, Wettbewerbe und mehr. Für konkrete Teilnahmeinformationen an interessanten MINT-Sonderveranstaltungen ist an der GAG der MINT-Koordinator Dein Ansprechpartner.