Gottesteilchen an der Sankt Lioba Schule

Am 6. Mai hielt Julien Spitzlay einen Vortrag an der Sankt Lioba Schule. Der Gymnasiast hatte im Vorfeld an der „Internationalen Masterclass für Teilchenphysik“ an der Universität Mainz teilgenommen. Er berichtete über seinen Tag in Mainz und erklärte seinen Zuhörern die Grundlagen der Teilchenphysik.
Der Vortrag wurde von der Begabtenförderung der Sankt Lioba Schule (Ramona Höppner und Dr. Stefan Brückmann) organisiert. Von der 9. Klasse bis zur Q4 waren interessierte Schüler gekommen, um sich den Vortrag anzuhören, in dem es um Quarks und das berühmte Higgs-Teilchen ging.
Zu Beginn sprach Julien Spitzlay über das Standardmodell der Teilchenphysik und die Technologien, die erst die Quantenmechanik ermöglichten. Danach sahen die faszinierten Zuhörer des zweieinhalbstündigen Vortrags viele Fotos vom LHC, dem Teilchenbeschleuniger in Genf. Zum Abschluss des ersten Teils des Vortrags, wurde das Programm MINERVA vorgestellt, ein frei erhältliches Programm, mit dem Originaldaten von Teilchenkollisionen im LHC dargestellt und analysiert werden können.

Im zweiten Teil des Vortrags ging es um die Frage: Warum leuchtet die Sonne? Eine vielleicht banal klingende Frage, die aber für die Beantwortung quantenmechanische Modelle, wie z.B. den Potentialtopf oder die Heisenbergsche Unschärferelation, benötigt.
Als nächstes Thema wünschte sich das Publikum einen kurzen Einstieg in das Lesen von Feynman-Diagrammen, einer Möglichkeit der bildlichen Darstellung von schwierigen teilchenphysikalischen Prozessen. Schließlich ging der Vortrag zu dem sagenumwobenen „Gottesteilchen“, dem Higgs-Teilchen, das 2012 am LHC nachgewiesen werden konnte, über. Zu Beginn wurde klargestellt, dass das „Gottesteilchen“ nichts mit Gott zu tun hat und der Begriff auf ein Buch von dem Nobelpreisträger Leon Lederman zurückgeht, der aus Werbegründen den ursprünglichen Titel („The Goddamn Particle“) zu („The God Particle“) umändern musste. Danach wurde in einem kurzen Selbstexperiment des Publikums der Higgs-Mechanismus vereinfacht dargestellt.
Den Abschluss bildete die Spezielle Relativitätstheorie von Einstein, mit der begründet wurde, warum Myonen, Teilchen, die durch die Kosmische Strahlung als Sekundärteilchen in der Atmosphäre entstehen, trotz ihrer nur kurzen Existenzphase (knapp 2 Mikrosekunden) den weiten Weg von ihrer Entstehungshöhe bis zum Erdboden schaffen, obwohl sie eigentlich in der ihnen zur Verfügung stehenden Zeit nur 450 Meter zurücklegen könnten. Die Lösung ist die Zeitdilatation, welche Einstein in der Speziellen Relativitätstheorie postulierte: Für die Myonen, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, vergeht die Zeit langsamer als für den außenstehenden Betrachter. Dadurch haben die Myonen „mehr Zeit“ und schaffen so doch die Distanz von knapp 10 km auf den Erdboden.
Das Publikum, welches trotz des schönen Wetters den Samstag in der Schule verbrachte, zeigte ein großes Interesse und stellte viele gute Fragen.

Text: Julien Spitzlay

Bild: Dr. Stefan Brückmann