Spitzen­forschung für Schüler: Mitmach-Experimente am Mainzer Teilchen­beschleuniger

Matthias Schott ist seit 2013 Junior­professor für Experimentelle Teilchen­physik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Seitdem kann er sich nicht nur voll und ganz seiner Leiden­schaft – der Unter­suchung der kleinsten Bau­steine unseres Universums – widmen, sondern diese auch weiter­geben. Neben der Forschung lädt er nämlich einmal im Jahr Schülerinnen und Schüler für mehrere Tage an die JGU zur Mainzer Teilchen­physik­akademie ein, damit sie mehr über Physik lernen, selbst experimentieren und Gleich­gesinnte treffen können.

Physiker Stefano Caiazza kalibriert das Experiment für die Mainzer Teilchenphysikakademie 2018.
Physiker Stefano Caiazza kalibriert das Experiment für die Mainzer Teilchenphysikakademie 2018. © Wiebke Kött

Für diese Veranstaltung qualifizieren sich zwölf Schülerinnen und Schüler zwischen 15 und 18 Jahren mit einer aus­führlichen Bewerbungs­mappe und Übungs­auf­gaben, die es zu lösen gilt. „Die Aufgaben sind so gestellt, dass wir nicht nur bewerten können, ob sie richtig gelöst wurden. Wir sehen auch, ob der Bewerber oder die Bewerberin gerne knobelt, auch um die Ecke denkt und Lust hat, sich tiefer mit einem Thema zu beschäftigen“, sagt Dr. Christian Schneider, der die Organisation im Vorfeld über­nommen hat. Dieses Durch­halte­vermögen benötigen die Schülerinnen und Schüler, wenn sie dann einen eigenen Teilchen­detektor konstruieren oder verschiedene Unter­suchungen am Mainzer Teilchen­beschleunigers Mami planen und durch­führen. Das not­wendige Hinter­grund­wissen wird durch Vorträge und Work­shops vermittelt, Vorlesungen über Elementar­teilchen­physik und die zugrunde­liegenden mathematischen Konzepte begleiten das Programm.

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„Wenn ich etwas Neues verstehe, wenn das passiert, ist es ein Freuden­tag!“

Dieses Erfolgserlebnis möchte Professor Matthias Schott weiter­geben und er fügt hinzu: „Ein vergleich­bares Angebot gibt es sonst nur noch am europäischen Forschungs­zentrum CERN bei Genf in der Schweiz.“ In Mainz haben einzelne Schülerinnen und Schüler aus unterschiedlichen Städten Deutschlands die Möglich­keit, die Faszination der Teilchen­physik haut­nah zu erleben und die Menschen hinter der Forschung kennen­zu­lernen.

Exzellent in Forschung und Lehre

Gefördert wird die Mainzer Teilchen­physik-Akademie vom Exzellenz­cluster PRISMA (Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter). Hier arbeiten vor­wiegend Teilchen- und Hadronen­physiker zusammen an der Unter­suchung des Aufbaus der Materie. Den beteiligten Wissen­schaftlerinnen und Wissen­schaftlern ist es ein Anliegen, durch den persönlichen Kontakt talentierten Nach­wuchs für das Studien­fach Physik an der JGU zu begeistern und sie freuen sich über die positiven Rück­meldungen. In der Abschluss­runde der Teilchen­akademie im Oktober fasst einer der Teil­nehmer zusammen: „Ich kann mir keinen besseren Einblick in den Arbeits­all­tag eines Teilchen­physikers vorstellen. Danke.“ Seine Mit­schülerin Lisa ergänzt: „Die Betreuer waren sehr nett und nicht genervt, wenn sie etwas mehrmals erklären mussten. Sie haben sich sehr viel Mühe gegeben und es war sehr nett, dass ihr immer Kuchen und Getränke zur Verfügung gestellt habt!“ Ja auch das muss sein, selbst­gebackener Kuchen und das Gefühl, hier bekommt man geholfen und es wird am Ende klappen auch wenn man etwas vielleicht nicht auf Anhieb versteht.

Vielfältige Angebote für junge Forscherinnen und Forscher

Wer jetzt Lust auf Physik bekommen hat, kann noch weitere Angebote entdecken: In Kooperation mit dem Netz­werk Teilchen­welt und der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) organisiert und fördert das Exzellenz­cluster auch andere Formate für die breite Öffentlich­keit: Bei den Teilchen­physik-Master­classes werden die Teil­nehmer­innen und Teil­nehmer für einen Tag zu Teilchen­physikern und werten echte Daten des ATLAS-Experimentes LHC aus. Sie können so die Forschung nach­voll­ziehen, die 2012 zur Entdeckung des Higgs-Bosons geführt hat. In der Vorlesungs­reihe „Physik am Samstag“ können Schülerinnen und Schüler Uni­luft schnuppern. So bekommen sie die Möglich­keit, aktuelle Forschung und neue Themen­gebiete über den Schul­unter­richt hinaus im Vorlesungs­format zu entdecken. Für den Einsatz an Schulen können die Lehrerinnen und Lehrer auch das Physik­mobil mit Nebel­kammern oder den sogenannten Cosmo­detektoren zur Erforschung von Myonen an die Schule bestellen. Ältere Zuhörer kommen in der Veranstaltungs­reihe „Physik im Theater“ auf ihre Kosten oder besuchen Matthias Schott in lockerer Umgebung, wenn er zu einem Vortrag in der Kneipe einlädt.

Matthias Schott spielt seit Beginn der Experimente am ATLAS-Detektor des Teilchen­beschleunigers LHC eine führende Rolle bei der Auswertung der Daten. Jetzt arbeitet er im Exzellenz­cluster PRISMA der JGU mit seiner Lichtenberg-Forschungs­gruppe an der hoch­präzisen Messung von Teilchen­eigen­schaften. Neben der Daten­aus­wertung ist die Arbeits­gruppe auch maß­geblich an der Entwicklung eines neu­artigen Mikro­struktur-Gas­detektors beteiligt. Dieser wird in den kommenden andert­halb Jahren am CERN als Upgrade verbaut.

Portrait von Matthias Schott Matthias Schott © PRISMA

Physik-Angebote für die breite Öffentlich­keit in Mainz:

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