Teilchen und Felder (eLab)

Programm für Oberstufenkurse

Dauer des Praktikums: ca. 6,5 Stunden (9:00 Uhr bis ca. 15:30 Uhr), inkl. einer 45-minütigen Mittagspause

Im Mittelpunkt des Praktikums in unserem eLab stehen die Elektronen: Wie können wir sie beschleunigen, wie können wir sie ablenken? Wie können wir ihre Geschwindigkeit oder ihre Masse bestimmen? Eine Nebenrolle spielen außerdem die Myonen, die "großen Geschwister" der Elektronen, die hoch oben in der Atmosphäre als Teil der sekundären kosmischen Strahlung entstehen und trotz ihrer kurzen Lebensspanne hier unten bei uns nachweisbar sind. Die folgenden fünf [sechs] Experimente stehen jeweils in zweifacher (teilweise auf Wusch dreifacher) Ausführung zur Verfügung:

• Das Fadenstrahlrohr (Bestimmung der spezifischen Ladungsdichte und somit der Masse des Elektrons)
• Die Braunschen Röhre (Untersuchung der Bewegung von Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern, Erzeugung von Lissajous-Figuren, Bau eines Quadrupol-Magneten zur Fokussierung des Elektronenstrahls)
• Der Millikan-Versuch (Bestimmung der Elementarladung mithilfe der Sink- und Steig-Methode) 
• Induktion (Untersuchung verschiedener Proportionalitäten, Bestimmung der Erdbeschleunigung mithilfe eines Fallrohrs)
• Cosmic Rays (Nachweis kosmischer Myonen, Messung der Myonen-Geschwindigkeit)
• [Nebelkammer (Identifikation radioaktiver Zerfälle mithilfe einer Diffusionsnebelkammer)]

Die eLab-Experimente werden in Zweier- oder Dreiergruppen durchgeführt. Jede Gruppe führt jeweils nur eines der fünf Experimente durch. Zur Messung und Auswertung steht an jedem Arbeitsplatz ein Laptop zur Verfügung.

Wir führen im Rahmen des Praktikums außerdem unsere Nebelkammer vor, informieren über die Forschung bei DESY und schließen die Veranstaltung in der Regel mit einer Reihe von Kurzvorträgen ab, in denen die Schüler*innen ihr jeweilges Experiment vorstellen.

Das Angebot richtet sich an Schulklassen, die dieses Thema zur Zeit im Unterricht behandeln oder bereits behandelt haben! Vorwissen ist unbedingt nötig zur Durchführung dieses Praktikums!

Das Verhalten elektrisch geladener Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern sowie die Lorentzkraft müssen bekannt sein. Von Vorteil ist es, wenn außerdem Kenntnisse über das Induktionsgesetz vorhanden sind.

Darüber hinaus sind erste Erfahrungen im Umgang mit Excel sehr hilfreich. Zur Sicherung der aufgenommenen Daten sowie gegebenenfalls der Abschlusspräsentationen sollte am besten einen USB-Stick mitgebracht werden.