Wir haben unsere Gäste gebeten, ihre Woche in einer kurzen Zusammenfassung aus ihrer Sicht festzuhalten:
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An unserem ersten Praktikumstag wurden wir herzlich am Forschungs- und Technologiezentrum für Detektorphysik (FTD) begrüßt. Wir bekamen eine Führung durch das Gebäude und schauten uns besonders interessante Räume an. Einige Räume waren besonders geschützt, da es sogenannte Reinräume waren. Das sind Räumlichkeiten, in denen ganz präzise Arbeit getätigt wird, weshalb kaum Staubpartikel in der Luft sein dürfen, um die hergestellten Materialien nicht zu verunreinigen.
Später am Tag haben wir dann mit unserer Arbeit für die folgenden Tage angefangen: ein eigener Teilchendetektor! Ein Teilchendetektor wird in der Teilchen- und Kernphysik zur Messung von ionisierender Strahlung verwendet. Der Teilchendetektor, den wir bauten, ist ein DIY-Projekt, das eine kostengünstige Herstellung aufgrund einer Basis auf Silizium-Fotodioden ermöglicht. Beim Bau lernten wir wie man mit einem Lötkolben umgeht und wie verschiedene elektronische Bauteile funktionieren.
Mit diesem Teilchendetektor kann man verschiedene Teilchenarten wie Alphateilchen und Elektronen unterscheiden. Die detektierten Signale geben nur ein ganz schwaches Stromsignal ab, das allerdings über eOperationsverstärker erst in ein Spannungsignal umgewandelt wird und dann 100-fach verstärkt wird, damit ein PC dieses nun starke Signal lesen und interpretieren kann. Da die Sensoren, die wir verwendeten, auch auf Licht empfindlich sind, haben wir den Detektor in eine dunkle Dose eingebaut. Mit dem Signalausgang kann man den Detektor direkt an einen PC oder ein Smartphone über den Headset-Eingang verbinden.
An unserem zweiten Tag hatten wir die Möglichkeit, uns ein Radioteleskop von innen anzuschauen. Dafür sind wir vom Argelander-Institut für Astrophysik aus gestartet und haben uns auf den Weg zum Hohen List in der Vulkaneifel gemacht. Angekommen, wurden wir sehr nett empfangen und durch das Teleskop geführt. Uns wurde erklärt, dass das Teleskop 1956 als eines der ersten deutschen Wissenschaftsprojekte nach dem Krieg errichtet wurde. Wir durften sogar selbst einige Messungen durchführen und haben uns hierbei besonders einen Teil der Milchstraße genauer angeschaut. Dabei konnten wir Wasserstoff feststellen und aufgrund der verschiedenen Strukturen im Diagramm auf den Aufbau unserer Milchstraße rückschließen.
Mit Trigonometrie haben wir dann die Geschwindigkeit der jeweils schnellsten Wasserstoffwolke pro Messung bestimmt. Anhand dieser Daten haben wir schnell erkannt, dass sich die Arme der Milchstraße nach außen hin mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit bewegen. Da das aber eigentlich nicht möglich ist, haben wir die These aufgestellt, dass es zwischen den Sternen und Planeten noch etwas anderes mit sehr großer Masse gibt: dunkle Materie. Zum Schluss haben wir uns noch die anderen kleineren Teleskope angeschaut und uns dann von unserem Führer verabschiedet.
Mit den fertigen Teilchendetektoren konnten wir verschiedene Experimente durchführen. In einem Experiment haben wir versucht, den Gehalt von Radon in der Raumluft nachzuweisen. Die These: Wenn ein Raum nicht gut gelüftet ist, sammelt sich Radon – ein Produkt vieler natürlicher radioaktiver Zerfälle – in der Luft. Wenn wir einen Luftballon nehmen und ihn statisch aufladen, lagert sich das Radon an seiner Oberfläche an. Durch eine Ratenmessung mit unseren Detektoren lässt sich dann überprüfen, ob der Ballon nun mehr Zerfälle aufweist als vor dem Experiment. Eine erhöhte Konzentration von Radon konnte in den getesteten Räumen nicht nachgewiesen werden.
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Schüler*innen die interessiert sind einen Einblick in die Welt der Teilchenphysik zu bekommen sind herzlich Willkommen.
