AG EKOS 2022

AG-Bericht der Elementarteilchen und Kosmische Strahlung (EKOS) AG aus dem ASL 2022

In der EKOS-AG von Lucia ging es auf Spurensuche nach Elementarteilchen. Doch was sind eigentlich Elementarteilchen? Um uns das näher zu bringen, bekamen wir Besuch vom Teilchenstreichelzoo, der uns das Standardmodell der Teilchenphysik erklärte. Im Teilchenzoo trafen wir auf die Materieteilchen Leptonen und Quarks und auf verschiedene Botenteilchen, die Bosonen. Wenn man diesen Teilchen in freier Wildbahn begegnen möchte, empfiehlt sich eine Reise zum CERN, wo Protonen innerhalb weniger Minuten auf 99,999999% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, und aufeinander prallen wobei eine Flut von neuen Teilchen entsteht. Diese hinterlassen Spuren in verschiedenen Detektoren. In der AG haben wir uns Signale aus dem ATLAS-Detektor angeschaut und unterschiedlichen Teilchen zugeordnet.

Außerdem haben wir uns mit Teilchenumwandlungen, wie beispielsweise Myonen Zerfall befasst, welche wir in Feynman-Diagrammen dargestellt haben. Beachtet haben wir dabei allerlei Erhaltungssätze. Solche Umwandlungen finden auch in einem Teilchenschauer statt, wenn kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft (Jetzt verstehen wir endlich das ASL-T-Shirt aus 2020 – Juhu!!!). Die Myonen, die dabei die Erdoberfläche erreichen, konnten wir sogar selber messen.

Dabei haben wir zwei Platten verwendet, in denen jeweils ein Szintillator, der durch geladene Teilchen zum Leuchten angeregt wird, verbaut ist. Der Messaufbau hat diese Signale verstärkt und gezählt. In einem Experiment wollten wir untersuchen ob Steine Myonen absorbieren können. Das Ergebnis war überraschend: Im Messaufbau mit Steinen wurden mehr Myonen gemessen als ohne Steine. Ob es sich um einen Messfehler handelt, oder die Gartensteine tatsächlich radioaktiv sind, ist Gegenstand laufender Untersuchungen.

In einem weiteren Experiment haben wir mit Trockeneis eine Nebelkammer gebaut. Hier konnten wir die Spuren im Nebel, verursacht von Teilchen der kosmischen Strahlung, tatsächlich sehen. Beobachtet haben wir zum Beispiel Spuren, ausgelöst von Myonen, Elektronen und Photoelektronen.

Abschließend haben wir uns noch mit den Quellen der kosmischen Strahlung beschäftigt und der Ursache für die hohen Energien der Teilchen. Als Erklärung hierfür sind wir auf die Schockwellen im Weltall gestoßen. Dort spielen die Alfvén- Wellen mit den Teilchen Federball, wobei sie Energie beim wiederholten Überqueren der Schockfront gewinnen. Diesen Mechanismus findet man bei Supernovaexplosionen, in Starburstgalaxien und Pulsaren.

Wer auch Lust hat auf ein Treffen mit dem Teilchenzoo und auf viele coole Experimente, ist in der EKOS AG definitiv richtig aufgehoben!