Das Team „Supercooling“ aus Reims in Frankreich wird im Herbst am DESY-Testbeam experimentieren. Foto: École du Sacré-Coeur
Die Gewinnerteams des CERN Beamline for Schools-Wettbewerbs bereiten sich auf ihre Experimente vor. Erstmals haben in diesem Jahr drei Teams die Gelegenheit, ihre Experimente an einem Teilchenbeschleuniger durchzuführen. Eines davon, von der École du Sacré-Coeur in Reims (Frankreich), wird im Herbst zu DESY kommen. Die beiden anderen Erstplatzierten – vom Club de Física Enrico Fermi (Vigo, Spanien) und von der Elsewedy Technical Academy (STA) (Kairo, Ägypten) – werden ihre Experimente am CERN in Genf durchführen. Alle drei Teams werden dabei von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der beiden Forschungszentren unterstützt. Die drei Teams konnten sich unter insgesamt 304 Bewerbungen aus 84 Ländern durchsetzen.
Beamline for Schools (BL4S) ist ein Physikwettbewerb, an dem Schülerinnen und Schüler aus der ganzen Welt teilnehmen können. Die Teilnehmenden sind aufgefordert, ihre Vorschläge für ein Experiment einzureichen, das eine Strahlführung (Beamline) nutzt. Solche Beamlines stehen an Teilchenbeschleunigern, wie sie bei DESY und CERN betrieben werden, und stellen schnelle Teilchen bereit, mit denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler normalerweise Experimente in verschiedenen Bereichen durchführen: von der Grundlagenphysik über die Medizin bis hin zu Materialwissenschaften. Für ihre Bewerbung mussten die Schülerinnen und Schüler einen schriftlichen Experimentiervorschlag einreichen und sich in einem Video vorstellen.
Im Jahr 2022 werden zum ersten Mal seit Beginn des Wettbewerbs drei Teams die Möglichkeit haben, ihre vorgeschlagenen Experimente durchzuführen: zwei am CERN und eines bei DESY. Die fruchtbare Zusammenarbeit zwischen den beiden Institutionen bei BL4S begann 2019, als die Beschleuniger des CERN wegen Wartungs- und Ausbauarbeiten abgeschaltet wurden. Das Beschleunigerzentrum DESY beherbergte die damaligen Gewinner und ermöglichte so die Fortsetzung des Wettbewerbs. Auch wenn die lange Abschaltung der CERN-Beschleuniger inzwischen beendet ist, unterstützt DESY den Wettbewerb weiterhin, indem es ein zusätzliches Team beherbergt, das sein Experiment parallel zu den Kolleginnen und Kollegen am CERN durchführen wird.
„Ich bin begeistert, dass wir auch in diesem Herbst wieder eine Schule im Rahmen der Initiative Beamline for Schools bei DESY zu Gast haben werden“, sagt Beate Heinemann, Direktorin für Teilchenphysik bei DESY. „Wir freuen uns auf den Besuch der französischen Schule, die an unserem Teststrahl am DESY II-Beschleuniger eine neue Art der Verfolgung geladener Teilchen erkunden wird. Ich gratuliere allen drei Teams!“
„Ich bin immer wieder beeindruckt von der Qualität der Vorschläge der Schülerinnen und Schüler und freue mich besonders, dass das CERN in diesem Jahr wieder zwei der drei Gewinnerteams begrüßen kann“, sagt Joachim Mnich, Direktor für Forschung und Computing am CERN. „Dank des großen Engagements und der innovativen Ideen aller Teilnehmerinnen und Teilnehmer hat dieser Wettbewerb wieder einmal ein einzigartiges Umfeld geschaffen, das Wissenschaft mit Schülerinnen und Schülern zusammenbringt.“
Der Wettbewerb Beamline for Schools wurde 2014 anlässlich des 60-jährigen Bestehens des CERN ins Leben gerufen. Seither haben mehr als 14 000 Schülerinnen und Schüler aus der ganzen Welt daran teilgenommen. Die Zahl der eingereichten Vorschläge ist in den letzten Jahren stetig gestiegen. Ein Komitee aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von CERN und DESY hat die Experimentvorschläge sorgfältig geprüft und 25 Teams in die engere Wahl genommen, aus denen die besten ausgewählt wurden. Darüber hinaus gewann ein Team den Preis für den kreativsten Videovorschlag, und sechs Teams wurden für die besonderen Aktivitäten ausgezeichnet, mit denen sie das im Rahmen ihrer Teilnahme am Wettbewerb Erlernte in ihrer Heimat verbreitet haben. „Die Teilnahme an Beamline for Schools bietet eine einzigartige Gelegenheit, etwas über Teilchenphysik zu lernen und schon in der Schule erste eigene Schritte in der wissenschaftlichen Forschung zu machen“, sagt Margherita Boselli, BL4S-Projektleiterin. „Durch die Organisation einer Outreach-Aktivität können die Teams ihr Wissen mit Menschen auf der ganzen Welt teilen.“
Die hohe Qualität der prämierten Vorschläge zeigt, dass Schülerinnen und Schüler mit der richtigen Unterstützung in der Lage sind, sich mit komplexen Themen der modernen Physik auseinanderzusetzen und einen vollständigen Forschungsplan zu entwickeln. Das „Supercooling“-Team, das sein Experiment bei DESY durchführen wird, wird in ihrem Projekt eine innovative Technik zum Nachweis von Teilchen testen, die auf dem Phasenübergang zwischen flüssigem und festem Wasser beruht. Inspiriert von dem in Nebel- und Blasenkammern verwendeten Nachweisprinzip wird das Team die Nachweiseffizienz von Wasser im unterkühlten Zustand untersuchen, in dem der Durchgang hochenergetischer Teilchen einen Phasenübergang von flüssig zu fest bewirken könnte.
„Durch Beamline for Schools sind wir ein eng zusammengeschweißtes Team geworden, das die Fähigkeiten jedes Einzelnen nutzt, um das Beste aus uns herauszuholen“, sagt Brewen Le Grand aus dem „Supercooling“-Team. Seine Teamkollegin Clémence Calvet fügt hinzu: „Dieser Wettbewerb ist eine phantastische Möglichkeit, um neue Fähigkeiten und neues Wissen zu erwerben und in die Welt der Physik einzutauchen.“
Das spanische Team des Club de Física Enrico Fermi beabsichtigt, die Ladung zu untersuchen, die durch den Durchgang ultra-relativistischer geladener Teilchen in einer bestimmten Sorte von Gasdetektoren, den sogenannten Multi-Gap Resistive Plate Chambers (MRPCs), induziert wird. Sie interessieren sich für die Beziehung zwischen der im Detektor erzeugten Ladung, der Masse der Teilchen und dem Winkel zwischen dem Teilchenstrahl und der Detektorebene.
Das STA-Team aus Ägypten, dem ersten Land aus dem Nahen Osten, das in diesem Wettbewerb gewonnen hat, wird ebenfalls an MRPCs arbeiten, sich aber auf ein anderes Phänomen konzentrieren. Sie werden die Detektionseffizienz der MRPCs analysieren, wenn das normalerweise von diesen Detektoren verwendete Gas durch ein umweltfreundlicheres Gas ersetzt wird.
Beamline for Schools ist ein Bildungs- und Outreachprojekt, das von der CERN & Society Foundation finanziert und von Einzelspendern, Stiftungen und Unternehmen unterstützt wird. Die neunte Ausgabe wird von der Arconic Foundation und der Wilhelm und Else Heraeus Stiftung unterstützt, mit zusätzlichen Beiträgen von Amgen Switzerland.
Im nächsten Jahr feiert Beamline for Schools seine 10. Auflage: Die hohe Zahl der Bewerbungen und der Anklang der letzten Ausgaben zeigen, dass der Wettbewerb nach wie vor ein attraktives Projekt für junge Schülergenerationen ist. Die Anmeldung für BL4S 2023 wird demnächst eröffnet.
Weitere Informationen (auf Englisch)
- BL4S-Webseite
- Wettbewerb 2022
- In die engere Wahl gekommene und besonders ausgezeichnete Teams 2022
