Für Staatsexamensarbeiten und für angehende Physiklehrer bieten sich Arbeiten rund um meine
Aktivtäten im Bereich der physikalischen Experimente und Messtechnik für Schulen an. Hierbei
müssen neue Experimente und Ausleseverfahren, die tauglich sind für die Anwendung in der
Schule, entwickelt werden. Für die Experimente sind entsprechende Anleitungen für Lehrer und
Schüler zu entwickeln. Die praktische Anwendung des entwickelten Konzepts in einer Schule
gehört ebenfalls zum Umfang der Arbeit.
Teilchen- und Astroteilchenphysik für die Schule
Im Rahmen eines Projekts des Bundesministeriums für Bildung und Forschung werden
einfache Detektoren für den Nachweis von elementaren Teilchen (hier Myonen aus der
kosmischen Strahlung) aufgebaut. Das Konzept wurde ursprünglich in einer Staatsexamensarbeit
an der Universität Mainz entwickelt. Wir beschäftigen uns mit der Weiterentwicklung
der Datenerfassung, der Dokumentation und der benötigten Software. Die Detektoren
basieren hierbei auf Thermoskannen, die mit Wasser gefüllt werden. Beim Durchgang eines
Teilchens wird Cherenkovlicht (optischer "Überschallknall") erzeugt und mit einem
Photonmultiplier gemessen. Mit dem Detektor kann die Teilchenrate (ca. 1 pro Sekunde) und
auch die Lebensdauer der Myonen ( ca. 2µs ) gemessen werden. Die entwickelte Hardware
soll in Zusammenarbeit mit Schulen ausprobiert und optimiert werden.
Animationen in der Teilchenphysik
Viele Prozesse in der Teilchenphysik lassen sich durch Animationen, oder auch interaktive Simulationen darstellen. Zum Verständnis
ist dann keine Mathematik notwendig. Hier gezeigt ist als Beispiel der Zerfall des freien Neutrons, welches nach ca. 15 Minuten in ein
Proton, Elektron und Neutrino zerfällt. Erst ist der Zerfall im Teilchenbild dargestellt. Die zweite Animnation zeigt den gleichen
Zerfall im Quarkbild. Hierbei zerfällt ein d-Quark durch die schwache Wechselwirkung in ein u-Quark. Hierbei ist kurz eins der
Austauschteilen der schwachen Wechselwirkung, ein W-Boson, sichtbar, welches in das Elektron und Anti-Neutrino zerfällt.
