Exkursion Masterclass Teilchenphysik
Am 27.03.23 besuchten wir, der Physik LK der Jahrgangsstufe 1 (Abitur 2024), in Begleitung unserer Lehrerin Frau Dr. Isert, die Gebäude der Heidelberger Universität im Neuenheimer Feld zur Internationalen Masterclass „Hands on Particle Physics“. Dabei ging es darum, einen Einblick in die Teilchenphysik, also die Welt er allerkleinsten Teilchen, zu erlangen.
Die Masterclass, welche jährlich in verschiedenen Ländern angeboten wird, begann um 9 Uhr morgens mit einer Vorlesung von Prof. Dr. Uwer des Physikalischen Instituts der Universität Heidelberg. Ziel dieser einführenden Vorlesung war es, die Grundlagen der Teilchenphysik zu verstehen und wichtige Elementarteilchen kennenzulernen. Das wahrscheinlich bekannteste dieser Elementarteilchen ist das Elektron. Wir beschäftigten uns im weiteren Verlauf des Tages aber hauptsächlich mit den Quarks, den Grundbausteinen der Protonen und Neutronen.
Wir lernten auch, wie man physikalischen Messdaten auswertet, wie sie z.B. an Teilchenbeschleunigern gesammelt werden. Genauer gesagt wurde uns beigebracht, wie man die Lebensdauer von D0-Mesonen berechnet. Die D0-Mesonen sind instabile Teilchensysteme aus zwei Quarks, die unter anderem bei Proton-Proton-Kollisionen in Teilchenbeschleunigern (z.B. LHC am CERN) gebildet werden und im Bruchteil einer Sekunde in andere Teilchen zerfallen. Bei der Berechnung dieser Lebensdauer waren viele verschiedene physikalische Gesetze hilfreich, wie z.B. die Energie- und Impulserhaltungssätze und die Energie-Massen-Äquivalenz von Albert Einstein (E=mc2).
Als letzten Programmpunkt vor der Mittagspause wurden wir dann noch durch drei verschiedene Labore geführt. Einmal die Nebelkammer, mit der natürliche, radioaktive Strahlung in der Umgebung sichtbar gemacht werden kann, und dann noch zwei weitere Labore, in denen an Mikrochip-Sensoren gearbeitet und geforscht wird.
Nach dem Mittagessen in der Zentralmensa durften wir dann das Gelernte auch endlich anwenden. Wir bekamen jeweils einen Computer, an dem wir unter Anleitung von Frau Caspary Originaldatensätze von Teilchenkollisionen auswerten und analysieren konnten. Unsere Aufgabe war es, unter vielen verschiedenen Teilchen das D0-Meson ausfindig zu machen und eine Abschätzung bzw. Mittelwert für dessen Lebensdauer zu bestimmen.
Zum Abschluss hatten wir noch eine Zoom-Konferenz mit zwei Teilchenphysikern, die auch am CERN arbeiten. Mit ihnen konnten wir unsere Messungen besprechen haben und auch viele Fragen stellen.
Insgesamt war es also ein ereignisreicher Tag, welcher uns tiefe Einblicke in die Forschung und die Welt der Teilchenphysik ermöglicht hat.
Justus Pichon
