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Astroteilchenphysik im Klassenzimmer

9. Klassen auf der Suche nach Zeugen kosmischen Katastrophen

Projekt Bild 1Über Elektronen, radioaktive Zerfälle und kosmische Strahlung zu sprechen ist das eine – sie in einer Nebelkammer sichtbar zu machen etwas ganz Anderes. Genau in diesen Teil der Astroteilchenphysik sind die Klassen 9e und 9b unter der Leitung von Herrn Beirer am 29. Mai eingetaucht.

Mit Nebelkammerbausätzen der LMU und einer ordentlichen Menge Trockeneis war das Feld bereitet, um unerwartete Beobachtungen zu tätigen und einen Einblick in die Welt der Elementarteilchen zu erhaschen.

Entsprechend der Weisheit „Man erkennt nur, was man zuvor mit dem Geiste erfasst hat“ erhielten die gespannten Schülerinnen und Schüler von Herrn Beirer zunächst eine kurze Einführung in die Elementarteilchenphysik: Spricht man von beschleunigten Teilchen, Quarks und den Grundbausteinen der Materie, kommt man an den Entdeckungen des CERNs in der Schweiz nicht vorbei. An einem 26 km langen Teilchenbeschleuniger, dem LHC, werden Protonen in ihre elementaren Bestandteile zerlegt und weitere Zerfälle und entstehende Teilchen in teuren, unterirdischen Detektoren untersucht. Dabei gilt es, Teilchen wie Elektronen, Myonen, Neutrinos und schwere Pionen richtig in den „Teilchenzoo“ einzuordnen.

Projekt Bild 2Man könnte denken, dies sei für den normalen Physik-Unterricht unerreichbar, doch alles was nötig ist, sind schnelle Teilchen und ein Detektor – schon wird das Klassenzimmer ein wenig zum CERN. Hochenergetische Teilchen erreichen uns als Kosmische Strahlung, die in Supernovae oder Schwarzen Löchern entstanden ist. Einen eigenen Teilchendetektor in Form einer Nebelkammer bauten sich die 9. Klässler mit dem Bausatz des „Netzwerk Teilchenwelt“ in ein paar Minuten selbst. Über einer trockeneisgekühlten Metallplatte entstand dabei ein alkoholgesättigter Nebel, der mit einer Taschenlampe geschickt von der Seite beleuchtet wurde. Die plötzliche Stille im Raum, durchbrochen von kleineren „Ahs“ und „Ohs“ (manchmal auch „Wows“) verriet alsbald den Erfolg des Versuchs. Unvermittelt auftauchende, sehr kurzlebige, teils gezackte Kondensstreifen im Nebel verrieten, dass an dieser Stelle gerade ein schnelles Elektron, ein massereiches Alpha-Teilchen oder ein energiegeladenes Myon durch den Nebel geschossen waren. Letzteres ist sozusagen das „Schwesterteilchen“ des Elektrons und entsteht aus kosmischer Strahlung in den oberen Schichten der Atmosphäre.

Projekt Bild 3Mit anhaltender Begeisterung und großem Interesse dokumentierten die Schülerinnen und Schüler unterschiedliche Teilchenspuren und machten so eigentlich „Unsichtbares“ sichtbar. Für die großen und kleinen Fragen des Universums stand Herr Beirer stets mit einem Lächeln und einer Schaufel Trockeneis bereit. Durch den Besuch des Q11-Physikkurses und des P-Seminars „Forscherklasse“ wurde das Projekt zu einem jahrgangsstufenübergreifenden Lernerlebnis.

 

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