Leistungskurs Physik 11 bei der Masterclass Teilchenphysik an der Universität Mainz

Am 25.5.2018 fuhr der LK Physik mit Herrn Hartmann nach Mainz, um dem Geheimnis des Higgs-Teilchens auf die Spur zu kommen. Im Neubau des Helmholtz-Institutes wurden wir von Herrn Prof. Frank Fiedler und zwei weiteren wissenschaftlichen Mitarbeitern in einem modernen Seminarraum begrüßt. Den Vormittag verbrachte der Kurs damit, dem engagiert vorgetragenen Informationsfluss über den Aufbau der Materie, die bekannten Elementarteilchen und den zwischen ihnen wirkenden Kräften zu folgen. Außerdem wurde dargelegt, wieso die theoretische Physik das Higgs-Teilchen als “Zusammenklumpung des Higgs-Feldes” vorausgesagt hat. Nach dem Mittagessen wurde dem Kurs zunächst vermittelt, wie der Teilchendetektor des CERN aufgebaut ist und in welchen Bereichen er welche Teilchen nachweist. An zur Verfügung gestellten Laptops konnten die Teilnehmer dann mit simulierten Messungen die Identifikation von Teilchen üben, um dann endlich Originalmessungen, die bei der Kollision von hochbeschleunigten Protonen gemacht wurden, auszuwerten. Es wurden so etwa 1000 Ereignisse untersucht. Die Ergebnisse „fütterte“ Prof. Fiedler in eine Software ein, die dann eine Statistik erzeugte. Und nun fragte sich jeder: Wo sieht man das Higgs-Teilchen? Herr Fiedler Unterlegte das gemessene Diagramm zum einen mit demjenigen, das man erwartet hätte, wenn es das Higgs-Teilchen nicht gibt und einmal mit dem Diagramm, das bei Existenz dieses ominösen Teilchens vorausberechnet wurde. Und man sah, dass man nichts sah: Die ausgewerteten Messungen hätten im Rahmen der statistischen Abweichungen zu beiden Diagrammen gepasst. Hier wurde deutlich, dass man noch viel mehr Versuche auswerten musste, um die Existenz des „Higgs“ mit hoher Wahrscheinlichkeit zu bestätigen. An Hand von Grafiken, die am CERN erstellt wurden, konnte man dann sehen, dass die Messungen viel besser zur Theorie mit „Higgs“ als zu der ohne passen.

Der Kurs hat an diesem Tag viel gelernt und erfahren, dass die Suche nach dem „Higgs“ viel mit Statistik und wenig mit einer Schatzsuche zu tun hat, bei der man in einem Versuch ein Teilchen eindeutig nachweisen kann. Die kleine Enttäuschung darüber wurde durch das große Engagement des Prof. Fiedler mehr als aufgehoben. Drei Schüler des Kurses werden das Masterclass-Programm weiter verfolgen mit dem Ziel, eine Woche lang in die Schweiz zu fahren um direkt vor Ort am CERN zu forschen.

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