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Einblicke in die Physik der elementaren Teilchen

„Dass ich erkenne, was die Welt/im Innersten zusammenhält…“ Für dreiundzwanzig Schüler:innen aus dem Leistungs- und den Grundkursen Physik der Q2 ging dieser Faustische Wunsch am 18.01. zum Teil in Erfüllung, denn Mitarbeitende der Kern- und Elementarteilchenphysik der WWU Münster nahmen sich Zeit, um ihnen einen Blick in eines der spannendsten Forschungsgebiete der zeitgenössischen Physik zu gewähren.

Deren theoretischen Rahmen liefert seit 1973 das sogenannte Standardmodell, in das die Teilnehmer der „Masterclass Teilchenphysik“ zunächst eingeführt wurden: Sechs Leptonen (darunter das schulisch öfters begegnende Elektron) und sechs Quarks (plus ihre jeweiligen Antiteilchen) bilden die Bausteine aller sichtbaren Materie, und ihre Wechselwirkungen werden durch weitere dreizehn sog. Austauschteilchen beschrieben – unter diesen z.B. das bekannte Photon (Licht-Teilchen), aber auch sowas wie Gluonen (vom engl. glue = Kleber - der unsere Protonen und Neutronen „zusammenklebt“) und das mittlerweile berühmte Higgs-Boson (das jeder kennt und von dem fast niemand erklären kann, was es eigentlich tut – machen Sie den Test in der Fußgängerzone Ihrer Wahl). Nach diesem Einstieg konnten die Schüler:innen mit den bereitstehenden Materialien eine sog. Nebelkammer bauen, in der man mit übersättigter Luft-Alkohol-Atmosphäre und etwas Geduld kosmische Teilchen wie z.B. Myonen auf ihrem Weg stalken kann (sie hinterlassen wie Flugzeuge Kondensstreifen auf ihrem Weg). Das Prinzip ist letztlich dasselbe wie bei modernen Teilchenbeschleunigern (z.B. am Europäischen Kernforschungszentrum CERN, der „Größten von Menschen gebauten Maschine“) – noch immer werden dort vor allem die Flugbahnen von Elementarteilchen untersucht. Im dritten und letzten Teil des Workshops konnten die Schüler:innen am Computer selbst solche Teilchenbahnen aus realen Experimenten analysieren. Gespräche über das Studium der Physik und mögliche Perspektiven von Physiker:innen mit der kubanischen Doktorandin Frau Hechavarria rundeten das Programm ab.

Wir danken herzlich David Borgelt und Ailec de la Caridad Bell Hechavarria sowie den Schüler-Praktikanten Nofil Habib und Lukas Holthenrich!

Text und Bilder: Hr. Dr. Eckel