Das CERN am Petrinum!

Das CERN am Petrinum!

Es war eine Premiere für unsere Schule als am 06. März 2018 ein Mitarbeiter des CERN vom Instituts für Kernphysik der Universität Münster, Herr Mühlheim, das Petrinum betrat. Sein Ziel war es, insgesamt 30 SchülerInnen aus St. Ursula und dem Petrinum aus den jeweiligen Grund- und Leistungskursen der Physik das näher zubringen, worauf die Welt seit ca. 13,7 Milliarden Jahren bisher vergeblich gewartet hat: der Einblick in die Welt der bisher kleinsten bekannten Teilchen.

Die Teilchen aus denen wir alle bestehen: ebenso die Luft, das Wasser, die Blüten, die Liebste und der Liebste, die Bäume und die Steine, kurzum alles, was wir sehen riechen, schmecken, trinken und atmen und streicheln können. An diesem Tag startete um 09:00 Uhr die erste „Masterclass“ in Dorsten.

Eine Masterclass ist eine Einrichtung verschiedener wissenschaftlicher Institutionen, um den aktuellen Stand der Forschung der Teilchenphysik und der Astronomie in die Schulen zu bringen und den SchülerInnen die Chance zu geben, für diesen Tag mit Originaldaten, die in wissenschaftlichen Einrichtungen gewonnen wurden zu arbeiten. Die Einrichtung, die uns die Daten geliefert hatte, war keine andere, als das CERN in Genf. Dort wurde und wird seit vielen Jahren der Frage nachgegangen, wie sich wohl das Universum in den ersten Sekunden entwickelt hat, welche Bausteine dabei hervorgebracht worden sind und aus welchen Bauteilen sich letztlich alles zusammensetzt. In den letzten Jahren, 2012, ist dort ein Teilchen nachgewiesen worden, das ein Wissenschaftler namens Peter Higgs vor etlichen Jahrzehnten bereits postuliert, also angenommen und begründet hatte, damit die Theorien der Physiker stimmig sein sollten. Am CERN werden Protonen, also Wasserstoffkerne, in einem 27 km langen Tunnel solange beschleunigt, bis sie annähernd Lichtgeschwindigkeit erreicht haben. Dann lässt man diese zusammen knallen und untersucht mit Sensoren, Computern und Magnetfeldern die entstehenden Trümmerteilchen.

Die Maschine, die das kann, heißt deswegen „LHC“ oder in der Langversion „Large Hadron Collider“ und meint eigentlich ein riesiges Instrument, das größte je von Menschen gebaute Messgerät: den Atlas-Sensor eine Röhre mit 45 m Länge und 25 m im Durchmesser und weitere „Messgeräte“ ähnlicher Größenordnung.

Bevor die SchülerInnen mit den Daten arbeiten konnten gab es zuerst einen einleitenden Vortrag über die Entdeckungsgeschichte der Atome und ihrer Bestandteile, den jeweiligen Nachweismethoden und die Physik der Detektoren. Nach einer kleinen Pause gegen ca. 12:30 Uhr ging es mit den Originaldaten des LHC weiter, und es konnte untersucht werden, ob sich vielleicht auch das berühmte Higgsteilchen, das sich bei den Kollisionen der Protonen und Quarks gebildet haben könnte, im Datenmaterial befand.

 


So sieht es ungefähr aus wenn die Protonen zerspratzeln und sich in andere Teilchen verwandeln.

Es bedurfte zwar einiger Übung, bis mit großer Sicherheit die jeweiligen Teilchen exakt benannt werden konnten, aber nachdem die ersten Kontrollbilder erfolgreich ausgewertet worden waren, konnte die eigentliche Arbeit beginnen.

Gegen 15:00 Uhr näherte sich die Veranstaltung dem Ende, aber nicht ohne tatsächlich das Higgsteilchen auch „gesehen“ zu haben.

So richtig sehen, kann man des Teilchen nämlich nicht, weil es nur einen Bruchteil einer Sekunde „lebt“ und dann in andere Bausteine zerfällt. Eine Möglichkeit des Nachweises besteht in der Sichtbarkeit von zwei energiereichen Teilchen, aus denen Licht besteht, den Photonen.

Wenn man diese also sieht, weiß man, dass an der Stelle, wo die beiden Photonen ihren Weg starteten, ein Higgsteilchen sein Leben ausgehaucht und sich in zwei neue Gestalten umgewandelt hat.


Aber nicht nur Photonen verraten das Higgsteilchen, hier sind 4 Myonen zu sehen, die ebenfalls beim Higgszerfall entstehen und nachgewiesen werden können.

Im Vortrag des CERN-Mitarbeiters der Universität wurde deutlich, wie viel Theorie und Wissen im Rahmen des Chemie- und Physikunterrichts an unserern Schulen bereits vermittelt wurde. So gab es einige Stimmen der SchülerInnen, die meinten, doch schon Vieles gewusst zu haben. Nun denn! Eine solche Kompaktveranstaltung, die alles schön und zusammenhängend vorstellt, die Bekanntes und Unbekanntes in einer verständlichen und klaren Sprache präsentiert, war auf jeden Fall der Mühe wert.

Zudem wurde von Frau Krause, St. Ursula, und Herrn Schüler, Petrinum, ob des guten Starts und Verlauf der Veranstaltung, eine hoffentlich lang währende “Teilchenzusammenarbeit“ für die die nächsten Jahre vereinbart.

Freuen wir uns auf die Zukunft!

K. Schüler