CLEOPATRA – Jugendliche forschen zu Teilchen. Ein Gastbeitrag von Laura Rodríguez Gómez:
"Teilchenphysik widmet sich grundlegenden Fragen wie „Woraus besteht Materie?“, „Wie setzt sich unsere Welt zusammen?“ oder „Warum gibt es Masse?“. Um diese Fragen zu beantworten, werden Experimente durchgeführt und Modelle entwickelt, aus denen auch Schlussfolgerungen für alltägliche Naturphänomene und moderne technische Anwendungen gezogen werden können. Im Physikunterricht wird das Thema trotzdem selten behandelt. Fragt man Lehrkräfte, woran das liegt, heißt es häufig es gebe eben nicht genug anschauliche Experimente, die im Unterricht durchführbar sind. Um das zu ändern, bauen wir im CLEOPATRA-Projekt einen Teilchendetektor für den Schulunterricht. Der Detektor soll funktionieren wie ein echter Forschungsdetektor, aber weniger kompliziert zu bedienen sein. Die Daten, die der Detektor aufnimmt, sollen in digitaler Form vorliegen, damit Schülerinnen und Schüler sie mit statistischen Methoden auswerten können. So hoffen wir, einen Einblick in Teilchenphysik und moderne Forschung bieten zu können.
Wir, das sind momentan Jochen Kaminski, Ina Thierkopf, Tom Jakowetz und Laura Rodríguez Gómez an der Universität Bonn. Wir sind eine kleine, wechselnde Subgruppe einer „normalen“ Teilchenphysikarbeitsgruppe am physikalischen Institut und möchten mit CLEOPATRA Teilchenphysik in die Schule bringen. CLEOPATRA steht für CLassroom Experiment On PArticle TRAcking. Das Herz des Projekts ist eine sogenannte Zeitprojektionskammer. Das ist ein Detektortyp, der auch an großen Experimenten der Grundlagenforschung eingesetzt wird. Mit ihm können Teilchenspuren in drei Dimensionen aufgenommen und visualisiert werden. Die so entstehenden Daten können digital ausgewertet werden, sodass anhand der Datenauswertung Konzepte des Arbeitens mit digitalen Datenmengen vermittelt werden können. In Zukunft soll dieser Detektor gemeinsam mit Material für den Physikunterricht an Schulen ausgeliehen werden. Aktuell erproben wir das Forschen am Detektor in Form von Schulworkshops am Forschungs- und Technologiezentrum für Detektorphysik der Universität Bonn.
Die teilnehmenden Physikkurse kommen dazu mit jeweils ca. 20 Teilnehmenden zu uns. Die Oberstufenschülerinnen und -schüler bekommen zunächst eine Einführung in die Welt der Elementarteilchenphysik. In einer Führung durch das Institut lernen sie das universitäre Forschungs- und Lernumfeld kennen. Um mit dem CLEOPATRA-Detektor zu arbeiten, besuchen die Teilnehmenden ein Forschungslabor und werten einen großen Datensatz in Kleingruppen nach statistischen Methoden aus. Dabei erarbeiten sie gemeinsam Antworten auf die Frage „Woher kommen Myonen?“. Die Ergebnisse präsentieren die Jugendlichen ihren Mitforschenden zum Abschluss. Insgesamt bekommen die Lernenden also in alle Bereiche des Forschungsprozesses von der Konzeption eines Experiments über die Messung im Labor bis zur Datenauswertung Einblicke.
Wir haben uns sehr darüber gefreut, dass die Rückmeldungen von Lernenden und Lehrenden durchweg positiv ausgefallen sind. Als besonders gewinnbringend hoben die Jugendlichen den Besuch einer echten Forschungseinrichtung hervor. Auf diesen Lorbeeren wollen wir uns aber nicht ausruhen, denn letztendlich soll CLEOPATRA in die Schule wandern und direkt im Physikunterricht zeigen, wie Forschung funktioniert."
