Am 11.04. nahmen eine Schülerin und zwei Schüler (Felicitas Feick, Dominik Müller und Ludwig Bordfeld, alle Q12) die Möglichkeit wahr, an der Universität Erlangen den Workshop "Masterclass IceCube" zu besuchen. Dieser wird vom Center of Astoparticle Physics (EPAC) veranstaltet.

Das IceCube Experiment ist ein physikalisches Experiment am Südpol, bei dem das klare Eis des rund 3000m hohen Gletschers als Detektor benutzt wird, um Neutrinos nachzuweisen, die außerhalb unserer Erdatmosphäre entstanden sind um so Aussagen über den Urknall, Schwarze Löcher oder Supernovae machen zu können.

In einem einführenden Vortrag erfuhren die anwesenden Schülerinnen und Schüler zunächst, wie die Materie gemäß dem Standardmodell der Teilchenphysik aus Leptonen und Quarks aufgebaut ist und wie sich Physiker aktuell die Wirkung der 4 fundamentalen Kräfte durch den Austausch von Wechselwirkungsbosonen vorstellen.

Der zweiten Vortrag handelte davon, dass kosmische Strahlung z.B. in stellaren Jets, Gamma-Ray Bursts oder in schwarzen Löchern entstehen. Nachdem die Herkunft der interessierenden Strahlung geklärt war, wurde im nächsten Schritt beschrieben, wie man die in den drei beschriebenen Szenarien entstandenen, aber fast nicht wechselwirkenden Neutrinos überhaupt detektieren, geschweige denn ihre Herkunftsrichtung bestimmen kann. Glücklicherweise können die Neutrinos mit Atomkernen wechselwirken, wobei über die schwache Wechselwirkung ein geladenes Myon entsteht, das seinerseits sogenannte Cherenkov-Strahlung freisetzt, die über optische Sensoren zeit- und ortsaufgelöst detektiert werden kann. Da die Myon-Entstehung wegen der sehr seltenen Wechselwirkung von Neutrinos mit Atomkernen aber nur sehr spärlich eintritt sind große Detektoren nötig, um für eine über die Statistik gestützte Aussage genügend Events registriert zu bekommen. Und genau hierbei hilft das IceCube Experiment am Südpol. Bei diesem Experiment wurden auf einer Fläche von einem Quadratkilometer 86 Löcher, bis auf eine Tiefe von 1450m bis 2450m gebohrt, in die an einem Seil jeweils 60 optische Detektoren abgelassen wurden, so dass sich ein effektives Detektorvolumen von einem Kubikkilometer mit 5160 Detektoren ergibt, die das Cherenkov-Licht räumlich und zeitlich aufgelöst detektieren.

Im Anschluss an diesen Vortrag ging es dann erst einmal in die Mensa am Roten Platz um sich zu stärken.

Nach der Mittagspause wurde in Kleingruppen eine Nebelkammer gebaut. Dazu wurde Trockeneis, eine schwarz eloxierte Aluminiumplatte, ein mit Alkohol getränktes Filz und ein durchsichtiges Plastikgefäß verteilt. Mit diesen einfachen Mitteln gelang es auf Grund eines sich einstellenden Temperaturgradienten eine übersättigte Alkohol-Luft-Mischung herzustellen, in der ionisierende Teilchen wie z.B. Photoelektronen, Alpha-Teilchen oder Myonen Nebelspuren hinterlassen, die von jeder Teilnehmerin und jedem Teilnehmer gut beobachtet werden konnten.





So kann dann eine beobachtete Spur zum Beispiel aussehen (Alpha-Teilchen):



Nachdem die Nebelkammern lange genug beobachtet wurden, ging es an das Auswerten aufgenommener Daten. Dazu bearbeiteten die Schülerinnen und Schüler interaktiv Trainingsbeispiele auf der Internetseite der IceCube Masterclass. Hierbei galt es Events, die von in der Atmosphäre entstandenen Myonen ausgelöst wurden, von denjenigen zu unterscheiden, die durch Neutrinos aus dem Weltall erzeugt wurden. Dies gelingt einerseits durch die Betrachtung der vom Cherenkov-Licht freigesetzten Energie und andererseits durch die Untersuchung wo das Cherenkov-Licht seinen Ursprung hatte.

Anschließend gab es ein Quiz über die größten gemessenen Events. Zu diesen zählen beispielsweise „Mr. Snuffleupagus“ (253 TeV), „Bert“ (1041 TeV), „Ernie“ (1141 TeV) und das stärkste Event „Big Bird“ (2004 TeV). Zur Veranschaulichung: Der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger, der LHC am CERN in der Schweiz, kann „nur“ Teilchen auf einige TeV  beschleunigen.





Am Ende erzählte ein Doktorand, der selbst einige Zeit am Südpol gearbeitet hatte, über seine Erfahrungen die er dort gesammelt hatte. Auch Fragen, ob man privat zur Forschungsstation käme, wie es mit Versorgung der Mitarbeitern aussähe oder was als nächstes mit IceCube passiert wird, wurden beantwortet.

Nach einer kurzen Feedbackrunde, die äußerst positiv verlaufen ist, endete der ereignisreiche und spannende Tag für unsere drei MGFler am EPAC in Erlangen.

Dominik Müller, Q12