Der ALICE-Teilchendetektor

Das AR-Modul zum ALICE-Teilchendetektor ermöglicht den SuS einen virtuellen Besuch dieses unvorstellbar großen Detektors, der sich im Original am CERN befindet. Sie haben die Möglichkeit den Detektor in seine einzelnen Bestandteile zu zerlegen und mehr über die jeweiligen Aufgaben dieser Komponenten zu erfahren. Die im Inneren ablaufenden Teilchenkollisionen können die SuS per Knopfdruck erzeugen und gespannt beobachten.

Informationen zur Lerneinheit

Der Urknall – die gewaltige Explosion, die unser gesamtes Universum entstehen ließ! Wissenschaftler erforschen diesen Prozess intensiv und versuchen ihn im Labor nachzustellen. Dafür werden zwei hochenergetische, subatomare Teilchen, meist Protonen, aufeinander geschossen und zur Kollision gebracht. Dabei entstehen neue Teilchen – manchmal sogar Antimaterie. Durch diese Experimente hoffen Forschende, dem Ursprung des Universums und der Existenz dunkler Materie auf die Spur zu kommen.

Das AR-Modul zum ALICE-Teilchendetektor ermöglicht den SuS einen virtuellen Besuch dieses unvorstellbar großen Detektors, der sich im Original am CERN befindet. Sie haben die Möglichkeit den Detektor in seine einzelnen Bestandteile zu zerlegen und mehr über die jeweiligen Aufgaben dieser Komponenten zu erfahren. Die im Inneren ablaufenden Teilchenkollisionen können die SuS per Knopfdruck erzeugen und gespannt beobachten. Hierbei ist nicht nur die Entstehung normaler Materie zu sehen, sondern auch die der Anti-Materieteilchen. Dadurch können die SuS selbst nach Hinweisen auf dunkle Materie suchen, die möglicherweise Rückschlüsse auf die Entstehung des Universums zulassen.

Für die Untersuchung der Lernwirksamkeit evaluieren wir den Lernfortschritt der SuS am Ende des Moduls mithilfe eines Verständnistests.

Allgemeine Informationen

  • Klassenstufe und Schulform: Realschule 10 (Technik-Zweig), Gymnasium ab 11, technisch-interessierte oder hochbegabte Gruppen: ab 9 (RS), ab 10 (GY)

  • Dauer: ca. 90 min

  • Gruppengröße: 20 – 30 Teilnehmer

  • Verfügbarkeit: ab sofort

Lehrplanbezug

LehrplanPLUS Realschule Jgst. 8 (I): Wahlbereich 4 – Astronomie

  • Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Aufbau, Geschichte und Zukunft der Milchstraße sowie des Weltalls.

LehrplanPLUS Gymnasium Jgst. 11: Lernbereich 3 – Astronomische Weltbilder

  • Die Schülerinnen und Schüler reflektieren Auswirkungen bedeutsamer Beobachtungen und physikalischer Theorien auf die Entwicklung des astronomischen Weltbilds in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen.
    (Inhalte: Aspekte des modernen astronomischen Weltbilds (z. B. Urknall, Expansion des Universums, Struktur des Universums, Objekte im Universum)

LehrplanPLUS Gymnasium Jgst. 12: Lernbereich 1 – statische elektrische und magnetische Felder

  • Die Schülerinnen und Schüler erschließen sich physikalische Grundlagen sowie technische Umsetzungen von eines einfachen Teilchenbeschleunigers. Sie präsentieren ihre Ergebnisse mit ziel- und sachgerechter Schwerpunktsetzung in passender Struktur und unter Verwendung korrekter Fachsprache mithilfe selbst gewählter, auch digitaler Medien unter Berücksichtigung formaler und ästhetischer Gestaltungskriterien.

LehrplanPLUS Gymnasium Jgst. 13 (grundlegende Anforderungsniveau Astrophysik): Lernbereich 5 – Großstrukturen im Weltall

  • Die Schülerinnen und Schüler schätzen mithilfe des Gravitationsgesetzes Massen ab, insbesondere die Gesamtmasse der Milchstraße und die Masse des Schwarzen Lochs in ihrem Zentrum. Anhand der Betrachtung von Rotationskurven von Galaxien schließen sie auf die Existenz Dunkler Materie.

Vorkenntnisse und Lerninhalte

Vorkenntnisse:

Hinweis: Zu diesem Modul wurde ein Vorwissensblatt erstellt, das bei der Vorbereitung / Wiederholung der Vorkenntnisse unterstützen soll.

  • Bestandteile des Universums
  • Aufbau und Zusammensetzung von „normaler“, sichtbarer Materie und Antimaterie
  • Mechanische Stöße (elastisch / inelastisch), Wechselwirkung
  • Grober Überblick über das CERN (nicht zwingend erforderlich)

Lerninhalte:

  • Aufbau und Funktionsweise des ALICE-Teilchendetektors mit seinen Subdetektoren
  • Entstehung und Detektion von Anti-Helium-3 mit Hilfe von ALICE
  • Verstehen, wie die Beobachtung von Anti-Helium-3 zur Entdeckung dunkler Materie beiträgt

Ablauf der Lerneinheit

  • Kurze Einführung

  • Wiederholung der notwendigen Vorkenntnisse (Aufbau von Materie, Antimaterie, Kollisionen und Zusammenhang mit dem Universum)

  • Einführung in die Funktionen der AR-Brille

  • Selbständige Durchführung der Lerneinheit mit begleitendem Forschungsheft und vertiefenden Aufgaben

  • Bearbeitung des Tests (Verständnis zur Lerneinheit und Feedback)

  • Nachbesprechung und Abschluss

Kontakt / Buchung der Schülerlabormodule

Derzeit können Sie uns für Buchungen per E-Mail kontaktieren. Wir freuen uns darauf, Sie und Ihre Klasse bald bei uns im Schülerlabor begrüßen zu dürfen!

mps-i@physik.lmu.de

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