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Lehrerfortbildung Teilchenphysik 2016

Vom 10. bis 14. Oktober 2016 fand im Physikalischen Institut die zweite Lehrerfortbildung zur Elementarteilchenphysik statt, die von der Universität Bonn angeboten wurde. Es nahmen 35 Lehrerinnen und Lehrer an der Veranstaltung teil.

Zum Programm der Lehrerfortbildung

Vorlesungen

Das Vormittagsprogramm bestand aus zwei Vorlesungen, unterbrochen von einer Kaffeepause, die Gelegenheit zu Nachfragen und Diskussion bot.

  • Von 9.00 Uhr bis 10.45 Uhr hielt Prof. Klaus Desch täglich eine Vorlesung zu den Grundlagen der Elementarteilchenphysik. Dabei schlug er einen großen Bogen, beginnend mit der Definition von Teilchenphysik, über grundlegende Konzepte (z. B. Symmetrien) und Begrifflichkeiten (z. B. Wechselwirkung, Wirkungsquerschnitt) sowie die einzelnen Wechselwirkungsarten der Elementarteilchen und deren Austauschteilchen bis hin zum Higgs-Mechanismus und offenen Fragen der Teilchenphysik.
  • Die zweite Vorlesung fand von 11.15 Uhr bis 12.30 Uhr statt und wurde (außer am Montag) von Prof. Jochen Dingfelder gehalten. Diese Vorlesung fokussierte auf die experimentell-technischen Methoden, die in der Elementarteilchenphysik Anwendung finden, beginnend bei Teilchenbeschleunigern über unterschiedliche Detektorsysteme bis hin zur Datennahme und Analyse. Am letzten Tag streifte die Vorlesung abschließend Themen aus dem Grenzbereich von Teilchenphysik und Astrophysik wie z. B. die Frage nach der Dunklen Materie und der Dunklen Energie, die häufig in populärwissenschaftlichen Veröffentlichungen thematisiert und entsprechend oft von physikalisch interessierten Schülerinnen und Schülern nachgefragt werden. 

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Laborprogramm

Nachmittags fand ein ca. dreistündiges Laborprogramm statt, bei dem einerseits verschiedene Labore aus dem Bereich der Teilchenphysik und andererseits Angebote des zdi-Schülerlabors Physikwerkstatt Rheinland bzw. des Standorts Bonn von Netzwerk Teilchenwelt vorgestellt wurden.

  • Montags stand die Besichtigung der hauseigenen Beschleunigeranlage ELSA (Elektronen-Stretcher-Anlage) auf dem Programm. Passend dazu wurde die vormittägliche Vorlesung über Beschleuniger von Prof. Wolfgang Hillert gehalten. Nach der Mittagspause ergänzte er seine Vorlesung um einen Einführungsvortrag über ELSA, bevor die Besichtigung der Anlage in Kleingruppen stattfand. Den Teilnehmenden wurden dabei von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bzw. Doktorandinnen und Doktoranden der Kontrollraum, die Beschleunigerhalle sowie die an ELSA angeschlossenen Experimente gezeigt und vorgestellt.
  • Am Dienstag Nachmittag wurden zunächst die Angebote des Bonner Standorts vom bundesweiten Projekt Netzwerk Teilchenwelt vorgestellt. Danach konnten Lehrerinnen und Lehrer in drei Kleingruppen von ca. 10 Personen in jeweils einstündigen Führungen bzw. Workshops im Rotationsprinzip sowohl ein Labor besichtigen als auch zwei experimentelle Angebote von Netzwerk Teilchenwelt kennenlernen. Bei der Laborführung wurde das SiLab besichtigt, in dem Entwicklungen für den Silizium-Pixeldetektor am ATLAS- sowie am Belle II-Experiment durchgeführt werden. In den Workshops konnten die Lehrerinnen und Lehrer kleine Nebelkammern selbst bauen und Spuren unterschiedlicher Teilchen beobachten sowie mittels Szintillationszählern kosmische Myonen nachweisen und einige Eigenschaften dieser Strahlung vermessen.

nebelkammer     cosmo

  • Am Mittwoch Nachmittag konnte mit Prof. Michael Kobel aus Dresden der Leiter von Netzwerk Teilchenwelt gewonnen werden. Er stellte die im Rahmen des Netzwerks entwickelten und in Kooperation mit der Joachim Herz Stiftung veröffentlichten Materialien zur Teilchenphysik vor. Ergänzend stellten mehrere Fachmoderatoren Physik ihre Fortbildungskonzepte bzgl. der Teilchenphysik vor. In einer sehr lebhaften Diskussion wurden sowohl die Arbeismaterialien von Netzwerk Teilchenwelt als auch die Fortbildungskonzepte diskutiert.
  • Am Donnerstag Nachmittag wurden die Grundzüge einer Masterclass zur Teilchenphysik vorgestellt. Dabei konnten die Lehrerinnen und Lehrer selber Daten des ATLAS-Experiments auswerten. 

kobel     teilchenteppich

quiz     eis

 

Abschlussrunde

Am abschließenden Freitag Nachmittag wurden zunächst die Angebote der Physikwerkstatt Rheinland detaillierter vorgestellt. Anschließend wurden die 35 Lehrerinnen und Lehrer gebeten, einen Evaluationsbogen auszufüllen, bevor diese die Gelegenheit erhielten in lockerer Runde bei "Stickstoffeis" noch einmal persönlich mit den Dozenten und Organisatoren der Lehrerfortbildung ins Gespräch zu kommen.


     

  

 

 

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