40 motivierte Schüler*innen aus verschiedenen Schulen in Bochum, Dortmund, Essen und Wetter nahmen am 26. Februar 2026 an der ersten Internationalen Masterclass Teilchenphysik an der Fakultät für Physik und Astronomie teil. Die Jugendlichen tauchten in die faszinierende Welt der kleinsten Teilchen ein und lernten Forschungsmethoden der Teilchenphysik kennen. Die Teilnahme am Schülerforschungstag war ab der 10. Klasse möglich.
Praktische Einführung in die Teilchenphysik
Die Masterclass begann mit einer allgemeinen Einführung in die Physik auf kleinster Skala und ging anschließend zu einem Überblick über Teilchendetektoren und deren Rolle in modernen Experimenten über. Die Schüler*innen hatten die Gelegenheit, Daten des Large Hadron Collider Beauty (LHCb)-Detektors am CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) selbst zu analysieren. Der 5.600 Tonnen schwere Detektor befindet sich 100 Meter unter der Erde und untersucht eine Teilchenart, die als Beauty-Quark oder b-Quark bekannt ist. Seine Daten helfen Forschenden, mehr über die Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie zu erfahren.
Gruppenarbeit und Datenanalyse
In Gruppenarbeit haben die Schüler*innen gemeinsam Ergebnisse ausgewertet und lebhaft diskutiert. Ein zentrales Thema der Masterclass waren D0-Mesonen, Teilchen, die extrem schnell zerfallen – ihre mittlere Lebensdauer liegt nämlich bei etwa 0,4 Picosekunden (0.0000000000004 Sekunden). Deshalb legen sie selbst bei annähernder Lichtgeschwindigkeit nur sehr kurze Strecken zurück, bevor sie zerfallen. Das macht sie besonders geeignet, um theoretische Modelle der Teilchenphysik zu überprüfen. Durch die Analyse der Kaon-Pion-Paare, die beim Zerfall des D0-Mesons entstehen, können die Nachwuchsforscher*innen die Lebensdauer des Teilchens präzise bestimmen und Einblicke in die fundamentalen Wechselwirkungen erhalten. Die Schüler*innen kombinierten ihre individuellen Datensätze aus einer großen Anzahl analysierter Kollisionen und erstellten ein beeindruckendes Spektrum von Kaon-Pion-Paaren mit hoher statistischer Aussagekraft und einem deutlichen D0-Peak.
Anschauliche Experimente: Der Erdbeer-Beschleuniger
Ein unvergesslicher Moment war Lennart Ahrens ‚Erdbeer-Collider‘ als anschauliches Beispiel für ein Fixed-Target-Experiment. Bei einem Fixed-Target-Experiment wird üblicherweise ein beschleunigter Teilchenstrahl auf ein ruhendes Zielobjekt geschossen. Im ‚Erdbeer-Collider‘ nutzten die Nachwuchsforschenden Propanol als Treibstoff, um eine Erdbeere in eine andere ruhende Erdbeere zu schießen. Die Kollision ließ Obstfragmente in alle Richtungen fliegen – ähnlich wie Teilchen nach einer hochenergetischen Wechselwirkung. Diese anschauliche und einprägsame Art, Kollisionskinetik und Multiziplität in einem Teilchenbeschleuniger zu erklären, wird den Teilnehmenden noch lange in Erinnerung bleiben.
Internationale Vernetzung und Austausch
Der Tag endete mit einer Videokonferenz mit dem CERN in der Schweiz, einschließlich einer virtuellen Führung durch den LHCb-Detektor, der die Schüler mit sichtlich großer Begeisterung verfolgten. Dies verschaffte ihnen Einblicke in die weltweite Forschung und Zusammenarbeit in der Teilchenphysik. Außerdem hatten sie die Gelegenheit, sich mit anderen Schüler*innen-Gruppen aus Mailand, Vilnius und Freiburg auszutauschen.
Motivierte Teilnehmende, motivierte Betreuer*innen
Prof. Mikhail Mikhasenko, der die Veranstaltung initiierte, zeigte sich begeistert von der Neugier und dem Engagement der Teilnehmenden: „Es war ein Tag voller Energie, Neugier, Motivation und echter Begeisterung für die Physik. Ich bin überzeugt, dass dies keine einmalige Veranstaltung bleiben sollte.“
Die Fakultät dankt Dr. Marian Stahl für die Organisation der Masterclass, sowie dem engagierten Team aus Forscher*innen, die den Schüler*innen die Teilchenphysik nähergebracht hat: Lennart Ahrens, Frederike Hanisch, Tobias Holtmann, Lisa Krümmel und Anna Lena Zimmer. Dank gilt außerdem den Kolleg*innen aus der IT-Abteilung, die durch ihre technische Unterstützung einen wichtigen Beitrag leisteten.
Foto: © Misha Mikhasenko