Begabten-AG Teilchenphysik SJ 2019/2020

Die großen Fortschritte in der Wissenschaft beruhen oft, vielleicht stets, darauf, dass man eine zuvor nicht gestellte Frage doch, und zwar mit Erfolg, stellt.

Carl Friedrich von Weizsäcker

Beschreibung der Arbeitsgemeinschaft Teilchenphysik

Die Arbeitsgemeinschaft „Teilchenphysik“ wird am AMG regelmäßig alle zwei Jahre ange­boten, sie findet im Schuljahr 2019/2020 statt. Hier treffen sich Schülerinnen und Schüler der Kursstufe nach Vereinbarung, meist am Mittwochnachmittag, die sich über den Unterrichtsstoff hinaus für moderne Physik interessieren und nun wirklich wissen wollen, „was die Welt im Innersten zusammenhält“.

Es geht um die fundamentalen Elementarteilchen auf der Ebene der Quarks und der Leptonen, ihre Eigenschaften und Wechselwirkungen, das Standardmodell der Physik und die damit verbundenen ganz grundsätzlichen Fragestellungen der modernen Physik im unfassbar Kleinen und im kosmisch Großen.

Kontakte zu Forschern und Wissenschaftlern und Besichtigungen fundamentaler Experimente vor Ort sind ein wichtiger Teil der AG-Programmes.

Und alle zwei Jahre machen wir uns am AMG dann erneut daran, das Higgs-Teilchen nachzuweisen – aus Originaldaten des weltgrößten Teilchenbeschleunigers LHC und seines gigantischen Detektors ATLAS.

Kooperationspartner

Eingebettet in das Begabtenförderungsprogramm des Regierungspräsidiums Karlsruhe gibt es mehrere Kooperationspartner:

  • das KIT
  • das im Campus Nord angesiedelte Institut für Kernphysik (IKP)
  • das masterclass-Programm des deutschlandweiten „Netzwerkes Teilchenwelt“
  • das europäische Forschungszentrum CERN in Genf

Die Teilchenphysik-AG in Genf (2018)

Forschungszentrum CERN

Im CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) arbeiten mehr als 8000 Wissenschaftler aus über 85 Nationen. Es ist eines der größten Zentren für physikalische Grundlagenforschung,
Auf dem Campus befinden sich viele Gebäude mit Laboren, Werkstätten, Rechenzentren und Ausstellungen. In 100 m Tiefe befindet sich ein Teil des Large Hadron Collider (der große Hadronenspeicherring). Er ist ringförmig und hat eine Länge von etwa 27 km. In regelmäßigen Abständen befinden sich weitere fünf Schächte zum Hadronenspeicherring, um Experimente durchzuführen. Dort sind Kollisionspunkte der zu untersuchenden Teilchen (z. B. Protonen oder Blei-Ionen).

Der Synchro-Zyklotron

Mit Gründung des CERN wurde 1952 mit den Planungen des ersten Teilchenbeschleunigers Synchro-Zyklotron begonnen, der 1957 in Betrieb ging.

Der Synchro-Zyklotron
Arbeitsplatz beim Synchro-Zyklotron

Linearbeschleuniger (Linac 2)

Der Linearbeschleuniger ist ein ca. 30 m langer linearer Teilchenbeschleuniger. Er ist der Teilchenlieferant für den Large Hadron Collider. 2017 wurde der Linac 2 nach 40 Jahren durch den Linac 4 ersetzt.

Auf dem Schild am Kontrollzentrum steht: Access reserved electrical service - selbst Reinigungspersonal muss draußen bleiben.

Kontrollzentrum

Der Large Hadron Collider (LHC)

Im seinem Inneren sind 9300 Dipolmagnete verbaut. Bei Höchstleistung des LHC rasen Protonen 11 245 Mal pro Sekunde durch die Strahlrohre des LHC-Beschleunigerrings, das entspricht beinahe Lichtgeschwindigkeit.

ATLAS

ATLAS ist ein Teilchendetektor am Large Hadron Collider.

Blasenkammern

Blasenkammern waren früher die wichtigsten Teilchendetektoren. 1960 wurde für die Erfindung der Blasenkammern der Physik-Nobelpreis verliehen, heutzutage sind sie für die Forschung bedeutungslos geworden.

Rechenzentrum

In CERN müssen riesige Datenmengen erfasst, verwaltet und ausgewertet werden. Aus diesem Grund arbeiten auch sehr viele Informatiker dort.

Das world wide web (www) wurde in CERN unter Verwendung bekannter ähnlicher Konzepte 1989 entwickelt. Eine Nachbildung der ersten Webseite ist unter diesem Link erreichbar:

http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html

Rechenzentrum

Microcosm

Microcosm ist ein interaktives Museum, dass Einblicke in die wichtigsten Labore des CERN gibt.

masterclass-Programm

masterclass-Programm

Exkursionsbericht

Studiennachmittag am KIT