Mechanismus erklären Teilchenphysiker, warum Teilchen eine Masse haben und warum diese bei unterschiedlichen Teilchen unterschiedlich groß ist. Die zugehörige Theorie wurde bereits am Beginn der 1960er Jahre unter anderem von dem britischen Physiker und Nobelpreisträger Peter Higgs entwickelt. Teilchen erhalten demnach ihre Masse, indem sie durch den Austausch von Higgs-Teilchen mit dem Higgs-Feld wechselwirken. Der Nachweis des Higgs-Teilchens war zur Bestätigung der theoretischen Vorhersage unbedingt notwendig und gelang am CERN.

Anschließend erläuterte unser Referent an Original-Bauteilen des ATLAS-Detektors deren Funktionsweise und ermöglichte uns einen Blick in das ATLAS-Kontrollzentrum. Als besonders wertvoll empfanden es viele der Schülerinnen und Schüler, mit Herrn Dr. Moser persönlich über die Anforderungen und Chancen des Physikstudiums zu diskutieren.

Nach einer Übernachtung im CERN-Gästehaus und einem Frühstück in der CERN-Kantine begann der zweite Tag unserer Exkursion mit einer Führung am Beginn der Teilchenbeschleunigung des CERN.

Am CERN, dem weltweit führenden Forschungszentrum für Teilchenphysik werden Wasserstoffkerne nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zur Kollision gebracht. Aus der dabei freiwerdenden Energie entstehen neue Teilchen, die am CERN in unterschiedlichsten Experimenten für die Grundlagenforschung genutzt werden.

Auf ihrem Weg zum LHC durchlaufen Protonen und schwerere Ionen allerdings eine Reihe weiterer Beschleuniger. An dem vor einigen Jahren außer Betrieb genommenen Linearbeschleuniger LINAC 2 lernten wir, wie Wasserstoffatome ionisiert und dann auf ihren Weg in die Beschleunigerkette gebracht werden. Anschließend besuchten wir den Kreisbeschleuniger LEIR, mit dem unter anderem Blei-Ionen vorbeschleunigt werden.

Den Abschluss unserer diesjährigen Fahrt ans CERN bildete ein Besuch in der sogenannten „Antimateriefabrik“. In dieser riesigen Experimentierhalle werden unter anderem Antiwasserstoffatome erzeugt und deren Eigenschaften erforscht. Wenn Antimaterie auf Materie trifft, kommt es zur Annihilation. Das heißt: Materie und Antimaterie verschwinden und gehen in Strahlungsenergie über. Eine herausfordernde Aufgabe ist es, die am CERN erzeugte Antimaterie über einen so langen Zeitraum von der Materie abzuschirmen, dass mit der Antimaterie Experimente durchgeführt werden können.

Nach zwei Tagen am CERN kehrten die Schülerinnen und Schüler mit einem reichen Schatz an Eindrücken nach Memmingen zurück.

Text und Bilder: Andreas Kellerer

Am DLR_School_Lab, dem Schülerlabor des DLR, experimentierten die Schülerinnen und Schüler zu unterschiedlichen Themen mit Bezug zur Raumfahrt. In einem der Workshops lernten sie die Funktionsweise von Satelliten zur Erdbeobachtung kennen und durften Daten zur Umwelt- und Klimaforschung auswerten.

Mit der Technik von Forschungsraketen befassten sich die Schülerinnen und Schüler in einem weiteren Workshop. Der Höhepunkt dieser Unterrichtseinheit war der Start einer Wasserrakete. Im Workshop „Robotik“ programmierten die Schülerinnen und Schüler ein Roboterfahrzeug und lernten, welche Herausforderungen Fahrzeuge bewältigen müssen, die zur Erforschung der Marsoberfläche eingesetzt werden.

Die größte Begeisterung bei den Schülerinnen und Schülern erzielte vermutlich der Workshop zur Steuerung eines Flugzeugs. Im Flugsimulator durften sich die Schülerinnen und Schüler als Piloten versuchen und dabei sogar den Flugzeugtyp selbst wählen, den sie flogen. Einige der Schülerinnen und Schüler bewiesen dabei besonderes Talent, indem sie einen Düsenjet sicher navigierten und landeten.

Bei spannenden Führungen lernten wir die Internationale Raumstation ISS kennen und konnten uns in einem begehbaren Modell des europäischen Columbus-Moduls der ISS von den Arbeits- und Lebensbedingungen auf einer Raumstation überzeugen.

Vielleicht am interessantesten waren die Programmpunkte, bei denen wir den Wissenschaftlern des DLR bei ihrer Arbeit über die Schulter schauen durften. In Oberpfaffenhofen befindet sich mit GSOC eines der weltweit fünf Raumfahrtkontrollzentren, die in direktem Kontakt mit den Astronauten auf der Internationalen Raumstation stehen. Wir durften GSOC besuchen und erfuhren dabei viel über den Alltag der Besatzung der ISS.

Den Abschluss unserer Exkursion bildete eine Führung im Hangar, wo die Forschungsflugzeuge des DLR gewartet werden. Direkt an den Flugzeugen lernten wir, wie Langstreckenflugzeuge vom DLR zu Hightech-Laboren für die Atmosphärenforschung umgebaut werden, und dass die Piloten des DLR fliegerische Höchstleistungen vollbringen, wenn bei Verfolgungsflügen die Emissionen von Düsenflugzeugen erforscht werden.

Text und Bilder: Andreas Kellerer

Um sich mit solchen Fragen zu beschäftigten fuhren 30 Schülerinnen und Schüler der Kurse „Astroteilchenphysik“ und „Leben im Weltall“ am Begabungsstützpunkt Memmingen für zwei Tage nach Heidelberg ans Haus der Astronomie. Unter der Anleitung von Professor Dr. Matthias Bartelmann begaben wir uns in Einsteins Welt der Allgemeinen Relativitätstheorie. Und dabei stellten wir fest: So schwierig, wie es oft heißt, ist die Allgemeine Relativitätstheorie gar nicht!

Die Unterrichtseinheiten wurden aufgelockert durch eine Planetariumsvorführung und einen Besuch bei den großen Teleskopen der Landessternwarte Baden-Württemberg, die sich neben dem Haus der Astronomie und dem Max-Planck-Institut für Astronomie 460 Meter über Heidelberg auf dem Königstuhl befinden.

Eine Wanderung zur Heidelberger Zeughausmensa, wo uns ein feines Abendessen erwartete, und ein abendlicher Rundgang durch die berühmte Heidelberger Altstadt rundeten unsere Exkursion ab.

Text und Bilder: Andreas Kellerer

Kurz vor Ende des Schuljahres besuchten 23 Schülerinnen und Schüler des Kurses „Explaneten und die Suche nach Leben im Weltall“ am Begabungsstützpunkt Memmingen zusammen mit ihren Kursleitern, Prof. Dr. Thomas Eimüller und Andreas Kellerer das Observatorium der Ludwig-Maximilians-Universität München auf dem 1838 m hohen Wendelstein. Mit der ältesten aktiven Zahnradbahn Bayerns fuhren die jungen Astronomen bis auf eine Höhe von 1723 m. Der Gipfel wurde anschließend zu Fuß bestiegen.

Die Sternwarte verfügt unter anderem über einen Koronographen zur Sonnenbeobachtung, ein 40 cm-Spiegelteleskop und das Fraunhofer-Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2,1 Metern. Dieses Teleskop befindet sich auf dem Berggipfel in einer Kuppel mit 8,5 Metern Durchmesser und ist das größte für wissenschaftliche Zwecke genutzte optische Teleskop in Deutschland.

Die Schülerinnen und Schüler des Begabtenkurses hatten sich im Lauf des Schuljahres intensiv mit dem Nachweis von Exoplaneten und mit deren Erforschung auseinandergesetzt. Dabei lernten Sie auch, die von Dr. Arno Riffeser an der Universitätssternwarte der LMU München entwickelte Software „planet fast fit“ auf Daten des Satellitenteleskops TESS und auf am Wendelstein-Observatorium gewonnene Daten zu Exoplaneten und deren Muttersternen anzuwenden.

Die beiden Astrophysiker Dr. Arno Riffeser und Dr. Claus Gössl gewährten uns mit ihren engagierten Führungen spannende und informative Einblicke in die Forschung an einer wissenschaftlichen Sternwarte. Wir durften beispielsweise beim Nachfüllen von Flüssig-Stickstoff zur Kühlung der Infrarot-Kamera des Großteleskops zuschauen. Im Nachtbeobachterraum der Sternwarte erläuterte uns Herr Dr. Riffeser unter anderem die Erzeugung und Auswertung hochaufgelöster Spektren von Sternen, bei denen ein Exoplanet vermutet wird. Die Schüler nutzen die Gelegenheit für ausgiebige Diskussionen mit den Wissenschaftlern.

Text und Bilder:  Andreas Kellerer

Das CERN in Genf ist das weltweit bedeutendste Forschungszentrum für Teilchenphysik. Im Large Hadron Collider (LHC), einem ringförmigen Teilchenbeschleuniger mit einem Umfang von 26,7 Kilometern werden Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. In riesigen Detektoren, die sich etwa 100 Meter unter der Erde befinden, bringt man die beschleunigten Teilchen zur Kollision. Die dabei auftretende Energiedichte entspricht dem Zustand, in dem sich das Universum einen winzigen Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall befand. Aus dieser, bezogen auf das kleine Volumen, in dem sie freigesetzt wird, riesigen Energie entstehen neue Teilchen und Antiteilchen, die am CERN erforscht werden.

28 Schülerinnen und Schüler der Kurse „Rote Riesen, Schwarze Löcher und Weiße Zwerge“ und „Exoplaneten“ am Begabungsstützpunkt Memmingen besuchten im März 2025 das Forschungszentrum bei Genf.

In der interaktiven CERN-Ausstellung „Science Gateway“ verschafften wir uns spannende Einblicke in die Themen „Entstehung des Universums“, „Quantenphysik“, „Beschleunigung von Teilchen“ und „Teilchendetektoren“, die eng miteinander verzahnt sind und mit denen sich die Forschung am CERN beschreiben lässt. In einem sehr informativen Fachvortrag zur Physik am ATLAS-Detektor, dem größten Experiment am CERN, erhielten die Schülerinnen und Schüler die Gelegenheit, ihr Wissen zu vertiefen und die Möglichkeit, mit einem CERN-Wissenschaftler zu diskutieren.

Nach einer Übernachtung im CERN-Gästehaus und einem Frühstück in der CERN-Kantine begann der zweite Tag unseres CERN-Besuchs mit einer Führung am Beginn der Teilchenbeschleunigung am CERN.

LINAC 2 ist ein Linearbeschleuniger und war bis 2018 der Erste in einer Reihe von Teilchenbeschleunigern, mit denen Protonen auf die Geschwindigkeit vorbeschleunigt werden, mit der sie schließlich in den LHC eintreten. LINAC 2 beschleunigte Protonen auf etwa 31% der Lichtgeschwindigkeit. Diesen Linearbeschleuniger und LEIR, den ersten Ringbeschleuniger in der Beschleuniger-Kette des CERN, durften wir mit kundiger Führung besichtigen.

Den Höhepunkt unserer diesjährigen Exkursion ans CERN bildete ein Besuch in der sogenannten „Antimateriefabrik“. In dieser riesigen Experimentierhalle werden unter anderem Antiwasserstoffatome erzeugt und deren Eigenschaften erforscht.

Antiprotonen, die Kerne von Antiwasserstoffatomen, entstehen, wenn beschleunigte Protonen auf eine Metallplatte treffen und dort mit anderen Protonen kollidieren. Damit sich Antiprotonen mit Positronen zu Antiwasserstoffatomen verbinden können, müssen sie allerdings von ihrer anfänglich sehr hohen Geschwindigkeit etwa auf Schrittgeschwindigkeit abgebremst werden. Dies geschieht in zwei Entschleuniger-Ringen: dem Antiproton- Decelerator (AD) mit einem Umfang von 188 m, und dem kleineren Hightech-Entschleuniger ELENA, der erst 2021 fertiggestellt wurde.

In diesem Jahr durften wir nicht nur ELENA und die aktuellen Experimente zur Erforschung der Antimaterie bestaunen, sondern erhielten auch Zugang zum Tunnel des AD, wo wir den großen Antiprotonen-Entschleuniger aus nächster Nähe betrachten konnten. Zwei sehr engagierte Führer, die selbst in der Antimateriefabrik des CERN arbeiten, erklärten uns faszinierende Details und beantworteten alle unsere Fragen.

Nach zwei Tagen am CERN kehrten die Schülerinnen und Schüler mit einem reichen Schatz an Eindrücken nach Memmingen zurück.

Text und Bilder: Andreas Kellerer

16 Schülerinnen und Schüler der Kurse „Sterne und Quanten“ und „Astrofotografie“ am Begabungsstützpunkt Memmingen besuchten im Juni 2024 das Forschungszentrum bei Genf. In der neuen interaktiven CERN-Ausstellung „Science Gateway“ erhielten sie einen spannenden Einblick in die Themen „Entstehung des Universums“, „Quantenphysik“, „Beschleunigung von Teilchen“ und „Teilchendetektoren“, die eng miteinander verzahnt sind und mit denen sich die Forschung am CERN beschreiben lässt.

Mit Präsentationen, praktischen Vorführungen und musikalischen Darbietungen gestalten die Schülerinnen und Schüler des Begabungsstützpunktes ein kurzweiliges und spannendes Programm.

Im Rahmen der Veranstaltung wird auch über die neuen Kursprogramme der Begabungsstützpunkte Memmingen und Marktoberdorf für das Schuljahr 2023/2024 informiert.

Die Veranstaltung beginnt um 16.00 Uhr mit einem Festakt in der Aula des Bernhard-Strigel-Gymnasiums.

Anschließend laden wir zu den Präsentationen der Kurse und einem kleinen Imbiss ein.

Der Eintritt zu dieser Veranstaltung ist frei, freiwillige Spenden kommen der Arbeit am Begabungsstützpunkt zugute.