Für Lehrer & Schüler: Astroteilchen-Experimente

Der Sonderforschungsbereich 1258 an der TUM ist als "Standort München" gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen von der LMU und dem Max-Planck-Institut für Physik im Netzwerk Teilchenwelt aktiv. Das Netzwerk Teilchenwelt ist ein Projekt der TU Dresden, das Schülerinnen und Schüler & Lehrerinnen und Lehrer über aktuelle Forschung in der Teilchenphysik informieren und ihnen den Kontakt zu Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bieten will. Es steht unter der Schirmherrschaft der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Das Programm möchte einerseits möglichst viele Jugendliche für Teilchen- und Astroteilchenphysik interessieren, andererseits macht es aber auch den besonders interessierten Schülerinnen und Schülern Angebote. Detaillierte Informationen zum gesamten Programm des Netzwerk Teilchenwelts gibt es hier.

Lehrer und Schüler können "Masterclasses" sowohl zu Aspekten der Teilchen- als auch der Astroteilchenphysik an ihren Schulen organisieren. Wenn Sie hierzu Unterstützung brauchen, sprechen Sie uns bitte an. Weitere Infos hierzu:

Boten aus dem Weltall

Kosmische Teilchen kommen von außerhalb unseres Sonnensystems. Wenn sie die Erde erreichen, können sie in der oberen Atmosphäre mit Atomkernen zusammenstoßen und einen "Teilchenschauer" von sekundären Teilchen, darunter auch Myonen, erzeugen. (Graphik: CERN for the benefit of the CMS collaboration)

Aus dem Kosmos treffen ununterbrochen Teilchen auf die Erdatmosphäre. Dabei können sie mit den Atomkernen der Luft wechselwirken und eine Vielzahl neuer Teilchen erzeugen. Wir spüren oder sehen diese Teilchen nicht, obwohl sie auch durch uns hindurchfliegen. Mit Hilfe von Detektoren ist es jedoch möglich, kosmische Teilchen zu messen und ihre Eigenschaften zu untersuchen. Die Messung von Astroteilchen bietet neue Möglichkeiten, die Prozesse in Sternen, Galaxien und im Universum besser zu verstehen und ergänzt und vervollständigt dabei die Beobachtungen von Astronomen, die die aus dem Universum kommende elektromagnetische Strahlung erkunden.

Wenn Sie sich dafür interessieren, in Ihrer Klasse oder Ihrem Unterricht Astroteilchen selbst zu messen, können wir Ihnen über das Netzwerk Teilchenwelt gerne Detektorsets organisieren; unsere Doktorandinnen und Doktoranden können Sie bei der Versuchsdurchführung unterstützen oder auch einführende Vorträge zum Thema Astroteilchen halten. Das Projekt cosmic@web bietet außerdem die Möglichkeit, online die Signale kosmischer Daten auszuwerten, die zum Beispiel an der Neumayer-Station gewonnen wurden. Wenn wir Sie unterstützen können, sprechen Sie uns gerne an!

Auf den Spuren des Urknalls

Das Bild zeigt eine Teilchenkollision, bei der ein Higgs-Boson und ein Z-Boson erzeugt wurden. Das Higgs zerfällt in ein Bottom- und ein Anti-Bottom-Quark, erkennbar an den beiden Kegeln, die die Teilchen-Jets aus den Zerfällen des Bottom-Quarks repräsentieren. Das Z-Boson zerfällt in ein Elektron und ein Positron, erkennbar an den beiden grünen Linien. (Photo: CERN/CMS)

Am Forschungszentrum CERN in Genf wird der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt betrieben: der Large Hadron Collider. In dem Beschleunigerring tief unter der Erde lassen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Teilchen mit sehr hohen Energien aufeinander prallen. Bei den Kollisionen entstehen viele neue Teilchen, die in den Detektoren des LHC sogenannte Teilchenspuren hinterlassen.

Diese Spuren werden von Tausenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern auf der ganzen Welt analysiert, um Antworten auf die offenen Fragen der Teilchenphysik zu finden, etwa wie unser Universum entstand und warum die meisten Teilchen eine Masse besitzen.

Zu den aktuellen Fragestellungen des LHC bietet das Netzwerk Teilchenwelt „Masterclasses" an, die in der Region München von der LMU und dem MPP an Schulen, Schülerlaboren und anderen Bildungseinrichtungen durchgeführt werden. Dabei werten Jugendliche im Alter von 15 bis 19 Jahren echte Teilchenkollisionen vom CERN aus.

Betreut werden sie von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Der Workshop dauert etwa vier Stunden mit einer Einführung in die Teilchenphysik, eigenen Messungen am PC und einem Quiz. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Wenn Sie an Ihrer Schule eine Teilchenphysik-Masterclass anbieten wollen, kontaktieren Sie uns gerne.

Einmal im Jahr finden "International Particle Masterclasses" statt bei denen die Schülerinnen und Schüler mehr über die theoretischen und experimentellen Grundlagen der großen Experimente am Large Hadron Collider am CERN erfahren können. Die Jugendlichen können originale CERN-Daten bearbeiten und auswerten und sich dann mit Schülergruppen aus der ganzen Welt und mit Wissenschaftlern am CERN über ihre Ergebnisse austauschen. Die "International Particle Masterclasses" finden in München in der Regel im Februar oder März am MPP statt und werden von MPP, LMU und TUM gemeinsam veranstaltet. Die International Particle Masterclasses eignen sich für Schülerinnen und Schüler ab der 10. Klasse (Realschule, Gymnasium, Fachoberschule).