Dr. Stefan Heusler und Christian Beck (Institut für Didaktik der Physik) sowie Prof. Dr. Christian Weinheimer (Institut für Kernphysik; v. l.) mit dem neuen, weltweit einzigartigen Exponat im MExLab Experimentum Foto: WWU - MExLab Physik
Münster (upm), 15. März 2012
Die Mitmach-Ausstellung "MExLab Experimentum" des Experimentierlabors MExLab Physik an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) ist um eine Attraktion reicher: Ein neues Ausstellungsstück informiert über die Eigenschaften von Neutrinos, welche aktuell von vielen internationalen Wissenschaftsverbünden und bald auch mit dem "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment" (KATRIN) untersucht werden. Die Ausstellungsbesucher können das Exponat, welches sich besonders an Physik-Interessierte ab der Oberstufe richtet, mithilfe eines interaktiven Touchscreens selbst steuern und erkunden. Wie die anderen Ausstellungsstücke von MExLab Physik ermöglicht es eine anschauliche, experimentelle Erfahrung von aktuellen Forschungsthemen des Fachbereichs Physik.
Neutrinos sind Elementarteilchen, die zum Beispiel in der Sonne erzeugt werden. Sie existieren in drei verschiedenen Zuständen, zwischen denen sie hin- und herwechseln können – dies wird als "Neutrino-Oszillation" bezeichnet. Das Exponat veranschaulicht das Verhalten dieser Elementarteilchen mithilfe von Laserlicht, welches in verschiedenen Richtungen polarisiert sein kann und die unterschiedlichen Neutrino-Zustände symbolisiert. Die Besucher des Experimentierlabors können dieses quantenmechanische Phänomen über die polarisierten Lichtteilchen live messen.
Dass ein solch aktuelles Thema aus dem Fachbereich Physik Einzug in die Dauerausstellung des Experimentierlabors gefunden hat, liegt an der erfolgreichen Zusammenarbeit mehrerer Institute des Fachbereichs: Die Entwicklung und Umsetzung erfolgte durch Prof. Dr. Christian Weinheimer und das Institut für Kernphysik, die didaktische Aufarbeitung durch die Arbeitsgruppe um Dr. Stefan Heusler und seinen Masterstudenten Christian Beck aus der Didaktik der Physik. Nach den Angaben der Wissenschaftler ist das Exponat das weltweit einzige Analogie-Experiment, durch das ein quantenmechanisches Phänomen – die Neutrino-Oszillation – durch ein anderes quantenmechanisches Phänomen – die Aufspaltung von Licht in doppelbrechenden Kristallen – live erklärt wird.
Das neue Experiment und andere Mitmach-Exponate für unterschiedliche Altersgruppen kann jeder Interessierte montags bis donnerstags von 8 bis 17 Uhr und freitags von 8 bis 15 Uhr im Institut für Angewandte Physik, Corrensstraße 2/4, auf eigene Faust erkunden. Weitere Informationen, unter anderem zu Führungen für Schulklassen und Kindergeburtstage im MExLab Experimentum, stehen im Internet unter www.mexlab-physik.uni-muenster.de.
Das MExLab Experimentum ist eine kostenlose Mitmach-Ausstellung des MExLab Physik. Gemeinsam mit anderen WWU-Einrichtungen ist es am Experimentierlabor "MExLab ExperiMINTe" beteiligt, welches Ende vergangenen Jahres eröffnet wurde und die Dachorganisation für die Experimentierlabore der WWU bildet.
Hintergrundinformationen:
Neutrinos sind elektrisch neutrale Elementarteilchen. Sie werden unter anderem bei den natürlichen Kernfusionsprozessen in der Sonne erzeugt und liegen in drei verschiedenen Zuständen vor. Die Wahrscheinlichkeit, einen bestimmten der drei Zustände zu messen, ändert sich periodisch mit dem zurückgelegten Weg – dieses Hin- und Herwechseln nennt man "Neutrino-Oszillation". Neutrinos, ihre Masse und ihre Bewegungsgeschwindigkeit sind ein hochaktuelles Thema der Forschung weltweit. So wurde am Teilchenbeschleuniger CERN in Genf vor Kurzem gerätselt, ob Neutrinos sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) starten beim "Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment" (KATRIN) bald genaueste Vermessungen der Masse der Neutrinos.
Mathematisch analog dazu verhält sich die Schwingungsrichtung von Lichtwellen – Polarisation genannt – wenn die Wellen sich wie im vorliegenden Exponat durch eine spezielle Art von Kristallen ausbreiten (Doppelbrechung). Diese optischen Materialien verändern die Polarisationsrichtung der Lichtwellen aufgrund unterschiedlicher Ausbreitungsgeschwindigkeiten für unterschiedliche Schwingungsrichtungen, die parallel oder senkrecht zu einer ausgezeichneten strukturbedingten Symmetrieachse des Kristalls liegen.
Die Grundlagen für den Versuch wurden mit einem früheren Aufbau von Prof. Dr. Christian Weinheimer bereits publiziert: C. Weinheimer, Prog. Part. Nucl. Phys. 64 (2010) 205-209 (arXiv:1001.2749).