Das CERN trifft den Grundkurs-Physik am Petrinum in Dorsten!

Bereits zum zweiten Male haben nun am 07.02.2019 Mitarbeiter des CERN – Herr Länder und Herr Dr. Mühlheim vom Institut für Kernphysik der Universität Münster – das Petrinum besucht, um die Frage zu beantworten: Woraus bestehen wir, woraus die Menschen, die Tiere, die Pfanzen, 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, atmen und streicheln können. An diesem Tag startete um 09:00 Uhr die zweite „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 lieferte, war das CERN in Genf. Dort werden Protonen, also Wasserstoffkerne, in einem 27 km langen Tunnel auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Dann lässt man die Protonen zusammenknallen und untersucht mit Sensoren, Computern und Magnetfeldern die entstehenden neuen Teilchen. Mit diese Methode lässt sich die Entwicklung des Universums beginnend vom Urknall bis heute nachstellen.

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 der Mittagspause ging es mit den Originaldaten des LHC weiter, und es konnte untersucht werden, ob sich vielleicht auch das berühmte Higgs-Teilchen, das uns die „Schwere“ vermittelt, in den Daten nachweisen ließe.
Eine Nachweismethode, die Nebelkammer, wurde von den SchülerInnen gebaut und in Betrieb versetzt: radioaktive Strahlung war damit als kleine helle Nebelspur zu sehen.

So sieht es ungefähr aus, wenn die Protonen zerspratzeln und sich in andere Teilchen verwandeln.
So richtig sehen, kann man das Higgs-Teilchen natürlich 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 anderen Teilchen, aus denen Licht besteht: den Photonen.

Wenn man diese also messen kann, 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. Auch Myonen, die beim Higgszerfall entstehen und nachgewiesen werden können, senden die Botschaft: Higgs war schon hier!

Im Vortrag der CERN-Mitarbeiter der Universität wurde deutlich, wie viel Theorie und Wissen im Rahmen des Chemie- und Physikunterrichts an unserern Schulen bereits vermittelt wurde, aber auch in welchen Bereichen der Forschung noch Löcher auszumachen sind. Eine solche Kompaktveranstaltung, die Vieles und Neues zusammenhängend vorstellt, die Bekanntes und Unbekanntes in einer verständlichen und klaren Sprache präsentiert, bildet zudem einen guten Start in die Abiturvorbereitung.

Freuen wir uns auf die Zukunft!

Klemens Schüler

Bildnachweise:

Teilchen in der Nebelkammer von SchillerPi gemäß Creative commons Lizenz

Cern Hauptdetektor: Paul Scherrer Institut (PSI), entnommen von RAOnline

Raum, Zeit, Materie, Kräfte: Max-Planck Gesellschaft