aktuelle Forschung Internationaler (Hands on Particle Physics Masterclasses) & Nationaler (Teilchenwelt Masterclasses) Teilchenphysikkurs

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1 Netzwerk Teilchenwelt Schüler erfahren aktuelle Forschung Internationaler (Hands on Particle Physics Masterclasses) & Nationaler (Teilchenwelt Masterclasses) Teilchenphysikkurs Netzwerk Teilchenwelt Schüler erfahren aktuelle Forschung, Anne Glück, Konrad Jende Logo lokales Institut

2 Inhalt 1. Hands on Particle Physics Masterclasses (international) 2. Tilh Teilchenwelt-Masterclasses ltm t l (national) 3. Physikalische Inhalte 4. Didaktische Untersuchungen

3 1. Hands on Particle Physics International Masterclasses for High School Students 15 19jährige Schüler verbringen einen Tag an einem Teilchenphysikinstitut Sie erfahren Wissenschaft von Wissenschaftlern (Master) Name leitet sich vom Begriff der Meisterkurse aus der Kunst ab: Masterclasses (im mit folgenden MC abgekürzt) Ziele der MC (Vgl. [1]): Anregung des Interesses für die Wissenschaft Darstellung des wissenschaftlichen Forschungsablaufs Schüler sollen mit echten Daten moderner Teilchenphysikexperimente arbeiten können Etd Entdeckung der fundamentalen Wechselwirkungen und Bausteine der Natur

4 Vorlesungen im Rahmen der International Particle Physics MC an der TU Dresden Einführung - zwei oder drei Vorlesungen am Vormittag zur Einführung in die Inhalte und Methoden der Teilchenphysik mit Bezügen zur aktuellen Forschung.

5 Messung an einer Datenstichprobe eines Tilh Teilchenbeschleunigerexperimentes hl i i Mittagessen - Analyse von verschiedenen Originaldaten eines Teilchenbeschleunigerexperimentes in 2er oder 3er Gruppen an Computern

6 Kombinieren der Ergebnisse nach der Messung

7 Diskussion der Ergebnisse in einer englischsprachigen Videokonferenz moderiert vom CERN Treffen, Diskutieren und Kombinieren von Daten aller an einem Tag in den Masterclasses involvierten Institute

8 1. Hands on Particle Physics MC - Fkt Fakten 1997: Beginn der Particle Physics Particle MC Physics in GB 2005: European Particle Physics Outreach Group (EPPOG) organisiert MC USA Brazil Participants i South Africa

9 2. Teilchenwelt-Masterclasses in Deutschland Seit 2009 gibt es eine mobile Version der Masterclasses Dkt Doktoranden gehen an Shl Schulen und außerschulische h Lernorte, halten einen Einführungsvortrag über die Teilchenphysik, leiten die Messung und Diskussion der Ergebnisse an Halbtagesveranstaltung (4 Stunden) Organisation im Rahmen des Netzwerk Teilchenwelt

10 3. Physikalische Inhalte der Messungen Bis 2010: Analyse einer Datenstichprobe zweier Experimente * des Large Electron Positron Collider (LEP), einem Speicherring für Elektronen und Positronen in Genf ( ) Messung zu den Eigenschaften verwandter Elementarteilchen (Elektron, Myon, Tauon) Particle beim Physics Zerfall des Z 0 -Teilchens Schüler werten Detektorbilder von jenen Zerfällen aus, klassifizieren Ereignisse und bestätigen aktuelle Forschungsergebnisse * DELPHI (Detector with Lepton Photon and Hadron Identification) und OPAL (Omni Purpose Apparatus at LEP)

11 Z0 Zerfall in ein Tau Antitau Paar Z0 Zerfall in ein Elektron Positron Paar Z0 Zerfall in ein Myon Antimyon Paar Z0 Zerfall in ein Quark Antiquark Paar (aus denen Jets entstehen) Ereignisbilder eines LEP-Experimentes 1000 solcher Ereignisse werden von den Schülern (100 je Gruppe) analysiert und kategorisiert

12 3. Physikalische Inhalte der Messungen Ab 2011: Analyse einer Datenstichprobe des ATLAS * Experimentes am Large Hadron Collider (LHC), einem Beschleuniger für Protonen und Bleiionen Schüler werten elektronische Messdaten von Proton- Proton-Kollisionen in einem Computerprogramm aus Messungen zum Aufbau des Protons aus 3 Quarks (über W-Teilchen) und der Suche nach neuen Teilchen (wie zb z.b. Higgsteilchen) * A Toroidal LHC ApparatuS

13 Ereignisbild einer Proton-Proton-Kollision am ATLAS- Experiment im MINERVA * Event Display Schüler analysieren 1000 Ereignisse ( je Gruppe), klassifizieren sie und suchen nach neuen bisher unentdeckten Teilchen * Masterclass Involving Event Recognition Visualized with ATLANTIS

14 4. Didaktische Untersuchungen Bisher 5 Evaluationen Einführung neuer Messdaten Anlass für tiefergehende Untersuchungen Tests mit kleineren Gruppen zum Verständnis der Daten, zurbenutzerfreundlichkeit der Programme und des Zeitumfangs der Messungen Evaluation der Masterclasses 2011 zum Verständnis der Daten und Tests zu Lerneffekten der Veranstaltung

15 Zusammenfassung Masterclasses Teilchenphysikkurs für 15-19jährige Schüler mit Messung an originalen Daten (ab 2011 des ATLAS-Experimentes) Fundamentale Messung an W- und Z-Teilchen zur Protonenstruktur und Suche nach neuen Teilchen Didaktische Begleitung (Gestaltung, Test, Evaluation) durch fachdidaktische Doktorarbeit von Konrad Jende

16 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Netzwerk Teilchenwelt Schüler erfahren aktuelle Forschung, Anne Glück, Konrad Jende Logo lokales Institut