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Astroteilchen-Masterclass am Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasium

Astroteilchen-Masterclass am Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasium

Am 4. Juli führte das Netzwerk Teilchen-Physik mit der elften Jahrgangsstufe des Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasiums eine Astroteilchen-Masterclass durch. Vier Teilchenphysiker der Universität Würzburg reisten, ausgestattet mit reichlich Experimentier-Materialien, an und boten den Schülerinnen und Schülern ein abwechslungsreiches und spannendes Programm.

Der Start erfolgte im Demo-Saal des Gymnasiums, der problemlos Platz für die ganze Jahrgangsstufe bietet. Zum Einstieg bot der Referent Burkhard Böhm einen Einblick in die Welt der Elementarteilchen. Neben der Erläuterung der unterschiedlichen Teilchenfamilien stellte das Physiker-Team faszinierende Experimente vor: Das Fermi-Gamma-Strahlung-Weltraum-Teleskop (https://fermi.gsfc.nasa.gov), das Magic-Gamma-Strahlung-Teleskop auf La Palma (https://www.mpp.mpg.de/forschung/magic) und den Ice-Cube am Südpol zur Detektion von Neutrinos (https://icecube.wisc.edu).

Die zwei anschließenden Experimentierphasen erfolgten in kleineren Gruppen.

Um die grundsätzliche Vorgehensweise der Gamma-Strahlen-Detektion beim Fermi-Teleskop zu verstehen, arbeiteten die Schülerinnen und Schülern mit zwei übereinanderliegenden Szintillationszählern. Allerdings wurden statt einfallenden Gammastrahlung kosmische Myonen registriert. Durch das Verändern des Neigungswinkels der plattenförmigen Zähler, erforschten sie, unter welchen Winkeln Myonen auf der Erde eintreffen.

Eine weitere Gruppe wertete reale Messdaten des Pierre-Auger-Observatoriums (https://www.auger.org/observatory/observatory) aus und rekonstruierte mit einem Holzspieß-Styropor-Modell die Einfallsfront der ankommenden Teilchen und konnte auf diese Weise die Richtung rekonstruieren, aus der der Teilchenschauer auf die mit hochreinem Wasser gefüllten Tscherenkow-Tanks hereingeprasselt war.

Die größte Faszination rief die mit einfachen Mitteln hergestellte Do-It-Yourself-Nebelkammer hervor. In einem durchsichtigen Plastikgefäß wurde mit Hilfe von Industrie-Alkohol eine übersättigte Atmosphäre erzeugt, so dass sich auf einer durch Trockeneis gekühlten Metallplatte Nebelschwaden bildeten. In diesen konnten die Schülerinnen und Schüler Kondensationsstreifen beobachten, die durch die Kammer fliegenden Elementarteilchen hervorgerufen werden. Die Schüler konnten unter anderem Myonen und Alphateilchen auf diese Weise nachweisen.

Der Veranstaltungsabschluss verlief wieder in der großen Gruppe. Die Sicherung des Lernerfolgs erfolgte durch ein Quiz, wobei die vier erfolgreichsten Personen jeweils einen Preis erhielten.

Der Dank für diese gelungene Veranstaltung gilt dem Team vom Netzwerk-Teilchenwelt der Universität Würzburg. Das Trockeneis stellte die Firma Eisschmitt-Luftkanalreinigung aus Rottendorf zur Verfügung.

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