Teilchenwelten - Netzwerk Teilchenwelt
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teilchenwelten AUSGABE 17 I JULI 2018 EDITORIAL TERMINE IM FOKUS Jugend forscht am CERN GESICHTER DES NETZWERKS Ralf Averbeck: Über fehlenden Spin kann ich nicht klagen ÜBER DEN TELLERRAND Astroteilchenphysik am Südpol TEILCHENPHYSIK VERMITTELBAR Unsere Sammlung ist vollständig! NEUES VON DER WELTMASCHINE Weltmaschine beantwortet fundamentale Fragen Was ist Zeit? Was ist Antimaterie? Und was kommt jetzt? Im Mai fand unser jährliches Standorttreffen statt. Diesmal kamen in Mainz Projektleitung und Standort- kontakte zusammen, um Erfahrungen auszutauschen, Neuigkeiten im Projekt zu teilen und das Netzwerk NEUE NETZWERKER WILLKOMMEN Teilchenwelt enger zusammen zu bringen. EDITORIAL Liebe Teilchenphysik-Begeisterte, Kosmos durchkämmt und herausgefunden, woher wissen vertiefen und Ansätze erarbeiten, wie sich was für ein Durchbruch für die Astroteilchen- das Neutrino stammt. Mehr über den IceCube- die Teilchenphysik im Klassenzimmer vermitteln physik! Als vor rund zehn Monaten ein besonders Detektor und wie Jugendliche an der Forschung lässt. hochenergetisches Neutrino in den IceCube- dort teilhaben können lesen Sie im Artikel auf Im Sommermonat August kommen auch die Detektor am Südpol einschlug, begann sofort eine Seite 3. Fellows von Netzwerk Teilchenwelt zu ihrem fieberhafte Suche nach seiner Herkunft. Jetzt Während am Südpol Minusgrade herrschen, Jahrestreffen zusammen, diesmal in Dresden. konnte die Quelle des Teilchens dingfest gemacht ist es hier endlich so weit: Sonne und Wär- Studierende und Noch-Schulbesuchende, die mit werden: Es ist eine aktive Galaxie, die vier me sind da! In fast allen Bundesländern haben der Teilchenphysik verbunden bleiben wollen, er- Milliarden Lichtjahre entfernt ist, ein soge- die Schulferien begonnen. Eine wohlverdiente wartet ein spannendes und vielseitiges Programm nannter Blazar. Ein schwarzes Loch in seinem Ruhepause für alle Jugendlichen und Lehrkräfte – mit Vorträgen, einer Exkursion in das neue Un- Zentrum schleuderte einst einen gewaltigen Teil- allerdings nutzten auch 20 Lehrerinnen und Leh- tergrundlabor im Dresdner Felsenkeller und Infos chenstrahl heraus und sandte ihn Richtung Erde. rer die freie Zeit und fuhren nach Genf zur CERN zum neusten Videoprojekt der Fellows, das sich Dort konnte der IceCube-Detektor das Signal des Summer School von „Forschung trifft Schule“, mit „zerstreuten Teilchen“ befasst – mehr dazu Neutrinos auffangen. Daraufhin haben insgesamt dem Intensivprogramm unter unseren Lehrerfort- auf Seite 4. 18 Observatorien in einer Art Ringfahndung den bildungen. Eine Woche lang konnten sie ihr Fach- Michael Kobel TERMINE ÜBERREGIONAL FORSCHUNG TRIFFT SCHULE CERN WORKSHOP FÜR JUGENDLICHE JDPG SCHÜLERTAGUNG ALLGEMEINE LEHRERFORTBILDUNG 28. - 31. Oktober 2018 | CERN Genf 22. September 2018 I Braunschweig 6. - 7. September 2018 I Bad Honnef 18. - 21. Dezember 2018 I Gars am Inn LEHRERFORTBILDUNG ASTROTEILCHENPHYSIK INTERNATIONAL SCHOOL DAY 29. August 2018 | Berlin 9. November 2018 I weltweit MULTIPLIKATORENSCHULUNG Anmeldung: bis 24. August 2018 24. - 26. September 2018 I Mainz ALLE REGIONALEN TERMINE VON NETZWERK LEHRERFORTBILDUNG BEI DESY TEILCHENWELT FINDEN SIE UNTER: CERN PROJEKTWOCHEN FÜR JUGENDLICHE 8. - 12. Oktober 2018 I DESY Hamburg www.teilchenwelt.de/termine 30. September - 12. Oktober 2018 | CERN Genf Anmeldung: bis 31. August 2018 NEWSTICKER +++ KOSMISCHE STRAHLUNG, BAND 3 UNSERER UNTERRICHTSMATERIALIEN, IST DIE BELIEBTESTE AUSGABE MIT 6003 DOWNLOADS UND 3215 VERSENDETEN GEBUNDENEN AUSGABEN +++ IM CERN OPEN DATA PORTAL HAT DAS OPERA
SEITE 2 IM FOKUS JUGEND FORSCHT AM CERN forschten im Herbst 2017 zwei Wochen am CERN. Mit präsentiert man seine Arbeit nicht nur einer Fach- ihren Projekten konnten sie bei „Jugend forscht“ jury, sondern auch anderen interessierten Gäste. große Erfolge verzeichnen. Zudem sind auf dem Wettbewerb viele weitere Teil- Elisabeth Walter aus Kirchensittenbach hat sich nehmende aus anderen Fachbereichen, mit denen der Suche nach schweren Neutrinos verschrieben. man sich super über verschiedenste wissenschaft- Das sind hypothetische Teilchen, die in einzelnen liche Themen unterhalten kann“, sagt der Netzwerk Erweiterungen des Standardmodells der Teilchen- Teilchenwelt Fellow. „Jugend forscht“ ist somit Wett- physik vorhergesagt werden. Dafür hat sie ein bewerb und Erfahrungsaustausch unter den teilneh- eigenes Analyseprogramm entwickelt und damit menden Jugendlichen. Wissenschaft lebt von der den 5. Platz im Bundeswettbewerb erreicht. Zusammenarbeit und das können hier auch schon Zu ihren Erfahrungen im Wettbewerb sagt sie: die Nachwuchsforscherinnen und -forscher lernen. Elisabeth Walter (2. v. r.) und Tim Hebenstreit (Mitte) zusammen „Weil ich zum ersten Mal bei ‚Jugend forscht‘ teil- „Auch wenn ich es leider nicht bis in den Bundes- mit allen TeilnehmerInnen der Projektwochen am CERN 2017 genommen habe, war es für mich eine Reihe ein- wettbewerb geschafft habe, so war es auf jeden „Jugend forscht“ ist Deutschlands bekanntester zigartiger Erlebnisse. Insbesondere die anderen Fall eine wunderbare Erfahrung, die ich gern wieder Nachwuchswettbewerb im Bereich Naturwissen- Teilnehmerinnen und Teilnehmer und ihre machen würde,“ fasst Tim seine Erfahrungen mit schaften. Schon seit 1965 gibt er Jugendlichen die jeweiligen Projekte kennenzulernen, hat mich sehr „Jugend forscht“ zusammen. Möglichkeit, als Nachwuchsforschende aktiv zu inspiriert.“ Wenn auch ihr ein tolles Forschungsprojekt werden. Ein Wettbewerb, der sich auch gut mit Tim Hebenstreit aus Radebeul hat mit seinem habt, dass ihr gerne direkt am CERN und mit den Programmstufen von Netzwerk Teilchenwelt Projekt den 2. Platz im Landeswettbewerb Sachsen professioneller Unterstützung weiterentwickeln verbinden lässt! Zum einen kann die Teilnahme für belegt. Auch er hat sich mit einem hypothetischen möchtet, dann fragt doch mal bei eurem lokalen Jugendliche als Qualifikation für unseren 4-tägi- Teilchen auseinandergesetzt, dem Z-prime-Boson. Standortkontakt von Netzwerk Teilchenwelt nach. gen CERN Workshop dienen. Zum anderen gibt es „Nachdem ich viel Arbeit und Herzblut in meine Jeden Herbst finden die CERN Projektwochen statt. über Projektwochen am CERN die Möglichkeit, das Forschungsarbeit zu den hypothetischen Z-prime- Die Anmeldung beginnt in der Regel im Mai. Mehr eigene Vorhaben für „Jugend forscht“ voran- Bosonen gesteckt hatte und dafür unter anderem Informationen zu den Projektwochen findet ihr auch zutreiben und dabei eng mit Wissenschaftler- auch am CERN war, wollte ich unbedingt mehr auf der Anmeldeseite der aktuellen Forschungswo- Innen am LHC zusammenzuarbeiten. Zwei un- Leuten davon erzählen – und dafür ist ‚Jugend chen. serer Fellows haben genau das gemacht. Sie forscht‘ wunderbar geeignet“, so Tim. „Denn dort Anne Feuerhack GESICHTER DES NETZWERKS ÜBER FEHLENDEN SPIN KANN ICH NICHT KLAGEN In dieser Rubrik stellen wir Menschen vor, die sich im Netzwerk Teilchenwelt engagieren. Hier finden Sie eine Auswahl an Antworten. Das ausführliche Interview lesen Sie auf www.teilchenwelt.de/gesichter. SEIT HERBST 2017 IST DIE GSI DARMSTADT STANDORT IM NETZWERK TEILCHENWELT. RALF AVERBECK (50) IST UNSER ANSPRECHPARTNER VOR ORT. ER HAT 1996 IN GIESSEN PROMOVIERT UND FORSCHT HEUTE AM EMMI, DEM EXTREME MATTER INSTITUTE DER GSI. Wie sind Sie zur Teilchenphysik gekommen? Materie, die zum Beispiel kurz nach dem Urknall Experimentalphysik an Beschleunigern habe ich im Universum vorlag oder heute eventuell noch im zuerst im Studium im Rahmen eines Praktikums Inneren von Neutronensternen vorhanden ist. Ne- bei der GSI in Darmstadt kennengelernt. Die viel- ben der Teilchenphysik gibt es in diesem Feld einige fältigen Möglichkeiten haben mich nicht mehr losge- Anknüpfungspunkte an andere Bereiche der Physik, lassen und seitdem arbeite ich in der relativisti- was ich sehr spannend finde. schen Schwerionenphysik, irgendwo an der Grenze Was ist Ihre Lieblingsbeschäftigung, wenn Sie zwischen Teilchen- und Kernphysik. nicht gerade forschen/arbeiten? Warum sind Sie lokaler Ansprechpartner für das Ich koche und esse sehr gerne mit meiner Familie. Netzwerk Teilchenwelt? Ich kann mir auch keine besseren Reisebegleiter Für unsere Gesellschaft ist es richtig und wichtig, vorstellen, ohne meinen Kollegen zu nahe treten zu Grundlagenforschung und insbesondere auch Teil- wollen. Zum Lesen bleibt auch immer Zeit. chenphysik zu betreiben. Das vermittle ich schon Wenn Sie sich mit einem Teilchen und seinen Ei- lange für viele Zielgruppen, insbesondere im Umfeld genschaften vergleichen müssten, welches wäre Was wünschen Sie sich für das Netzwerk Teil- von Schulen, auch weil mir das großen Spaß macht. Ihnen ähnlich und warum? chenwelt? Was liegt da näher, als sich im Netzwerk Teilchen- Das ist schwierig. Masse habe ich mehr als genug, Ein Netzwerk lebt von Personen, und das Netzwerk welt zu engagieren? manchmal bin ich geladen und über fehlenden Spin Teilchenwelt hat das Glück, in sehr guten Händen zu Was ist Ihr Lieblingsthema in der Teilchenphysik kann ich auch nicht klagen, aber jeder Vergleich sein. Ein gesundes Wachstum wäre schön, so dass und warum? kann nur hinken. Ich habe allerdings ein Lieblings- in Zukunft wirklich alle an Astro- und Teilchenphysik In der Schwerionenphysik untersuchen wir ins- teilchen: das Charm-Quark. Wir haben jetzt seit fast interessierten Schüler das Netzwerk kennenlernen besondere die Eigenschaften des Quark-Gluon 20 Jahren viel Spaß miteinander und ein Ende ist und davon profitieren können. Plasma. Das ist eine Form stark wechselwirkender nicht in Sicht. NEWSTICKER EXPERIMENT DATEN VERÖFFENTLICHT, DIE JEDEM ERMÖGLICHEN, DIE DATEN FÜR DIE EIGENE FORSCHUNG ZU NUTZEN +++ SEIT DEM 26. APRIL 2018 KOLLIDIEREN ERSTMALS ELEKTRONEN UND POSITRONEN IM SUPERKEKB-
SEITE 3 ÜBER DEN TELLERRAND ASTROTEILCHENPHYSIK AM SÜDPOL da die Sonne im Sommer nie untergeht. Der Südpol ist laut Martin Rongen „der langweiligste Ort, den man sich vorstellen kann“ und übt trotzdem seine Faszination aus. Wer etwas Freizeit am Südpol, frei von Spuren der menschlichen Zivilisation, ver- bringen möchte, der kann sich zum „the end of the world“ begeben und in die Weite der Schneewüste hinausschauen. Mittlerweile ist Martin wieder in der Heimat und würde zu einem dritten Besuch am Südpol nicht nein sagen, doch jetzt muss erst mal die Doktorar- beit geschrieben werden. Spannende aktuelle Forschungsergebnisse von Ice- Die Forschungsstation am Südpol liegt in luftigen drei Kilometern Höhe umgeben vom “langweiligsten Ort, den man sich vorstellen kann“. Cube sind derzeit in allen Medien präsent. Weitere Mitten im Hochsommer freut man sich über jede von einem Kubikkilometer die Strahlung nachge- Informationen gibt es auf der offiziellen Webseite Möglichkeit der Abkühlung, wie zum Beispiel ein wiesen werden kann. Die Forscher interessieren des Projekts sowie auf Youtube und Twitter. Jugend- paar Eiswürfel im Lieblingsgetränk. Einen großen sich vor allem für Teilchen, die sich durch die Erde liche haben darüber hinaus die Möglichkeit, auch im Eiswürfel kann man sogar für die Teilchenphysik bewegen. Durch diesen Weg werden die detektierten Rahmen von Netzwerk Teilchenwelt, an einer Ice- nutzen – den Südpol. Martin Rongen, Standortkon- Ereignisse reduziert, so dass die Beobachtun- Cube Masterclass teilzunehmen. Im internationalen takt im Netzwerk Teilchenwelt und Doktorand an gen am IceCube-Experiment definitiv Neutrinos Format findet die Veranstaltung im nächsten Jahr der RWTH Aachen, war für die IceCube-Kollabora- aufzeigen. bereits zum sechsten Mal statt. tion schon zum zweiten Mal am südlichsten Punkt Die Reise zum Südpol ist dabei nicht einfach Ilja Almendinger der Erde und berichtet uns über das Forschen und mit einem Linienflug gemacht. Wenn man alle Leben am Ende der Welt. Mit einem im Jahr 2010 medizinischen Checks bestanden hat, geht es über fertiggestellten Observatorium wird in der Antarktis Neuseeland in die Antarktis. Dabei kann es die kosmische Strahlung erforscht. Das IceCube- passieren, dass man mit der Anreise bis zu zwei Experiment registriert hochenergetische Neutrinos, Wochen verbringt, wie Martin am eigenen Leib indem es die bei deren Wechselwirkung mit dem Eis spüren musste. produzierten Sekundärteilchen (Elektronen, Myo- Zum Forschen selbst verbrachte er drei Wochen in nen) vermisst. Als geladene Teilchen produzieren der Station. Vor allem am Anfang kämpfen manche diese bei Überlichtgeschwindigkeit im Eis das soge- Neuankömmlinge mit der Höhenkrankheit, da der nannte Tscherenkow-Licht. Südpol in luftigen drei Kilometern Höhe liegt und Das Teleskop am Pol besteht aus 5160 hochemp- mit der geringen Luftfeuchte (3 bis 4 %) als die findlichen optischen Sensoren in bis zu 2,5 Kilo- trockenste Wüste der Welt gilt. Der Tagesrhyth- meter Tiefe im Eis, so dass auf einem Volumen mus selbst wird durch die Mahlzeiten bestimmt, Im Herzen des IceCube-Forschungslabors TEILCHENPHYSIK VERMITTELBAR UNSERE SAMMLUNG IST VOLLSTÄNDIG! Über zwei Jahre haben das Netzwerk Teilchenwelt sogar 26.907 Mal abgerufen. und die Joachim Herz Stiftung in einer Reihe von Über mail@teilchenwelt.de können auch kosten- Workshops mit Lehrkräften und Wissenschaftlerin- lose gedruckte Exemplare angefordert werden. nen und Wissenschaftlern daran gearbeitet, Unter- Außerdem arbeiten wir gerade daran, die vier Bän- richtsmaterial zu entwickeln, das Lehrkräften Ideen, de in deutsche Universitätsbibliotheken zu bringen. Anregungen und Hintergrundinformationen zur Einsatz finden die Materialien ebenfalls in unseren Vermittlung der Teilchen- und Astroteilchenphysik Lehrerfortbildungen „Forschung trifft Schule“. geben soll. Nun ist es so weit, unsere Sammlung Anne Feuerhack ist vollständig! Seit Kurzem ist der vierte und finale Band „Forschungsmethoden“ erschienen. IMPRESSUM Er bietet Material zu den Forschungsmethoden der ©Technische Universität Dresden Teilchenphysik, gibt einen Einblick in die Ziele der V.i.s.d.P.: Michael Kobel experimentellen Forschung sowie den Aufbau und Redaktion: Ilja Almendinger, Uta Bilow, Anne Feuerhack die Funktionsweise von Teilchenbeschleunigern und Bildnachweis: (S. 1); Susanne Dührkoop, Netzwerk Teilchen- Detektoren. welt (S. 2); Ralf Averbeck, privat (S. 2); Gwen de Wasseige, Alle vier Bände können unter www.teilchenwelt.de/ IceCube, NSF (S. 3); Gwen de Wasseige, IceCube, NSF (S. 3); tp kostenfrei heruntergeladen werden. Zahlreiche DESY (S. 4); DESY (S. 4); CERN (S. 4) Lehrkräfte nutzen die Materialien bereits für ihren Layout: Büro Quer Unterricht. So wurden insgesamt 11.470 Einzelbän- Wenn Sie den Newsletter abonnieren oder abbestellen möch- de verschickt. Per Download wurden die Materialien ten, schicken Sie bitte eine E-Mail an info@teilchenwelt.de. NEWSTICKER BESCHLEUNIGER VON BELLE II +++ DER LHC WIRD EFFEKTIVER: AM 15. JUNI BEGANN OFFIZIELL DER UMBAU IN GENF. AB 2026 SOLL DER VERBESSERTE BESCHLEUNIGER – DER HIGH-LUMINOSITY LHC – FÜR NOCH MEHR KOLLISIONEN SORGEN +++
WWW.WELTMASCHINE.DE SEITE 4 NEUES VON DER WELTMASCHINE WELTMASCHINE.DE IST DIE INTERNETSEITE DER DEUTSCHEN TEILCHENPHYSIKER. GEMEINSAM MIT DER WANDERAUSSTELLUNG WELTMASCHINE INFORMIERT SIE ÜBER DIE FORSCHUNG AM LHC, DAS CERN, DIE RÄTSEL DES UNIVERSUMS UND DER MODERNEN PHYSIK, DIE TECHNIK UND DIE MENSCHEN. #FUNDAMENTALEFRAGEN: WAS IST UND WAS KOMMT JETZT? ANTIMATERIE, ODER: WARUM GIBT ES Weltmaschine im Gespräch mit dem CERN- NICHT NUR NICHTS? Forschungsdirektor Eckhard Elsen über die Zukunft Beinahe unerschöpflicher Energielieferant und des Large Hadron Collider: noch mehr Kollisionen, Raketenantrieb, hochexplosiver Sprengstoff noch mehr Daten, noch mehr Energie und viele neue mit gewaltiger Zerstörungskraft oder der Stoff, Komponenten – und deutsche Forscherinnen und aus dem die bösen Zwillingswelten sind: Anti- Forscher sind an zentraler Stelle mit dabei. In den materie regt seit ihrer Entdeckung die Fantasie der nächsten Jahren soll der LHC eine stattliche Menge Menschen an. Viele der Vorstellungen sind zwar an Kollisionsdaten produzieren – genug, um weitere sehr weit vom physikalisch Möglichen entfernt, Winkel der noch unerforschten Gebiete auszuleuch- trotzdem ist Antimaterie auch für Teilchenphysiker ten. Aber wie lang wird der LHC dafür benötigen? ein faszinierendes Thema. Denn ihre Existenz und Was plant das CERN für seine Zukunft? ihre Eigenschaften werfen wahrhaft fundamentale Zwei größere Umbauphasen stehen an – eine Fragen auf: Warum gibt es das Universum, warum von 2019 bis 2020 und eine von 2024 bis 2026, in gibt es uns, warum gibt es überhaupt irgendet- der Teile der Beschleunigerkette auf den neuesten was? Denn nach allem, was Physiker bisher wis- Stand gebracht und komplette Detektorsysteme sen, sollte es eigentlich nichts geben... ersetzt werden. Die Teilchendetektoren werden von Hier weiterlesen riesigen Forschungsgemeinschaften von Instituten aus der ganzen Welt demokratisch betrieben, und auch Deutschland spielt hier eine große Rolle. So- wohl bei den beiden großen „Allzweckdetektoren“ ATLAS und CMS als auch beim Antimaterie-Exper- Die Relativitätstheorie ist anwendbarer als viele denken. ten LHCb sind deutsche Gruppen bei den meisten Projekten an zentraler Stelle dabei. Zum Beispiel WELTMASCHINE BEANTWORTET EURE bekommen alle drei neue Spurdetektoren, die sehr FUNDAMENTALEN FRAGEN dicht am Kollisionspunkt sitzen, bei CMS und ATLAS In einer neuen Serie geht www.weltmaschine.de wird zusätzlich neue Elektronik für die Kalorimeter auf die Suche nach Antworten zu grundlegenden und Myon-Systeme eingebaut... Fragen. Habt ihr auch solche Fragen? Oder sogar Hier weiterlesen eine Antwort? Barbara Warmbein Schickt sie an lhc-kommunikation@desy.de! #FUNDAMENTALEFRAGEN: WAS IST ZEIT? Der Begriff „Zeit“ taucht in vielen Zusammenhän- gen unseres Alltags auf: Man kann sie als Geschenk betrachten, zählen und mitstoppen, verschlafen ZERSTREUTE TEILCHEN oder totschlagen, sie sogar lesen oder Bücher da- Meist sind es die kleinen Dinge, die für Wissen- rüber schreiben. schaftlerinnen und Wissenschaftler eine Sensation In der Physik zählt die Zeit zu den grundlegen- darstellen. Schließlich beschäftigen sie sich tagein, den Größen. Sie läuft stetig und unaufhaltsam tagaus mit den kleinsten Dingen und suchen nach in eine Richtung ab, von der Vergangenheit, die seltenen, versteckten Vorgängen, die noch mehr wir erforschen können, in die Zukunft, die offen Auskunft über die Regeln und Bestandteile unse- ist. Die Zeit definiert ein „vorher“ und „nach- res Universums geben können. Ein internationales her“. Die Menschen teilen sie in Einheiten, die Forschungsteam hat jetzt einen der seltensten Pro- man äußerst genau messen kann; Stunden, zesse aufgespürt, die es im Universum gibt. Die Un- Minuten, Sekunden. Ist also die Zeit der absolut tersuchungswerkzeuge: der Teilchenbeschleuniger universelle Maßstab und läuft unaufhaltsam und LHC am CERN und die dazugehörigen Detektoren. immer gleich schnell vom Urknall aus bis heute – Der Prozess: die Streuung von zwei Botenteilchen tick-tack-tick-tack? Leider ist die Sache bei genauem aneinander. Unter 20 000 Milliarden Teilchenkolli- Betrachten doch etwas komplizierter... sionen kommt sie nur einmal vor... Techniker beim Einbau einer neuen Komponente in den SPS- Hier weiterlesen Hier weiterlesen Beschleuniger. NEWSTICKER +++ TOP-(QUARK-)RESULTAT: ATLAS UND CMS BEOBACHTEN ZUM ERSTEN MAL WECHSELWIRKUNG ZWI- SCHEN DEM TOP-QUARK UND DEM HIGGS-TEILCHEN. EIN GEWALTIGER SCHRITT FÜR DIE TEILCHENPHYSIK +++
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