Prototyping per Zoom: Eine persönliche Erfahrung aus dem CERN-Hackathon 2020

Ein CERN-Hackathon-Team arbeitet daran, wie die Struktur des Protons erlebbar werden kann. Ein Erfahrungsbericht.

Jedes Jahr öffnet das europäische Teilchenphysiklabor CERN seine Türen für Kommunikator:innen, Wissenschaftler:innen und Innovator:innen aller Art, um Menschen mit Ideen zusammenzubringen, die neue Produkte zur Partizipation der Öffentlichkeit entwickeln. Dieser Hackathon der Wissenschaftskommunikation fand 2020 unter besonderen Umständen statt: Wegen der COVID-Pandemie mussten die Prototypen, die den Hackathon so besonders machen, per Videokonferenz entwickelt werden.

Dennoch trafen sich vom 13. bis 15. November rund fünfzig Teilnehmende virtuell in sieben Teams, um eine zugewiesene Herausforderung zu bewältigen. Ich gehörte einer dieser Gruppen an, die mit der Entwicklung von Ausstellungsmodulen für das neue Wissenschaftszentrum des CERN, das Science Gateway, beauftragt waren.

Das Science Gateway auf dem Campus des Labors an der schweizerisch-französischen Grenze möchte in Zukunft die Forschung des CERN einem breiten Besucherspektrum zugänglich machen. Die Ausstellungsteams beim Hackathon entwickelten Ideen und Module für einen Bereich, der speziell die Quantenwelt für Laien zum Leben erwecken solle. Meine Gruppe - das Team „Hefty Protons“ -, das sich aus Physikerinnen, Designerinnen und mir als Kommunikator zusammensetzte, hatte die Aufgabe, der breiten Öffentlichkeit zu zeigen, wie sich die Masse des Protons manifestiert.

„Innerhalb des Hefty-Protons-Teams war es spannend zu sehen, wie die verschiedenen Fähigkeiten der Teammitglieder zusammenpassen“, sagt Suntka Rinke, eine in Zürich lebende Designerin und Mathematikerin, die als Mentorin für unsere Gruppe arbeitete.

Unser Thema leicht verständlich zu machen, war eine große Herausforderung. Wenn die innere Struktur des Protons öffentlich diskutiert wird, wird sie normalerweise mit drei Quarks im Innern dargestellt, ähnlich wie eine aufgebrochene Nussschale mit drei Einheiten im Innern. Die Wahrheit ist viel komplizierter. Diese drei Quarks machen nur 1 % der Gesamtmasse des Protons aus. Die restlichen 99 % der Masse stammen aus der Masse-Energie-Äquivalenz, die durch Einsteins berühmte Gleichung bekannt ist. Es gibt viele weitere Quarks im Proton, aber sie befinden sich in einem konstanten Zustand, in dem sie aus einem energetischen Quark-Feld im Proton austreten und sofort von Antimaterie-Versionen ihrer selbst vernichtet werden. Aus diesem Feld und den Aktivität der Quarks und Antiquarks in diesem Feld generiert sich die Masse des Protons. Dieses Wissen stammt übrigens aus Daten des HERA-Colliders, der während der gesamten 1990er Jahre und den größten Teil der 2000er Jahre bis zu seiner Stilllegung im Jahr 2007 lief und der Teil der DESY-Anlage in Hamburg ist, wo sich auch mein Büro befindet.

„Galaxien, Planeten und Sterne sind das, was die Menschen üblicherweise anfangs gefangen nimmt“, sagt Fern Pannell, eine Master-Studentin der Physik am University College London UCL, die auch zu unserem Team gehörte. „Es ist nicht oft die Quantenphysik, die einen zuerst packt, und das ist der Grund, warum man sich für Physik interessiert hat. Ich war wirklich aufgeregt, etwas zu erforschen, das für die meisten Menschen nicht konkret ist, es konkret zu machen und zu sagen: ‚Seht mal! Physik ist interessant!‘“

Das war wirklich eine große Herausforderung! Außerdem mussten wir einen solchen Prototyp koordinieren, ohne uns tatsächlich treffen zu können! Mehrere Wochen waren wir mit der Konzeptentwicklung beschäftigt. Am letzten Wochenende vor der finalen Präsentation des Projektes arbeiteten wir daran, möglichst viele verschiedene Aspekte der Ausstellung so detailliert wie möglich zu gestalten. Am Ende präsentierten wir CAD-Modelle, eine Animation, einen Modellaufbau und einen Arbeitsablauf sowie einen technischen Bericht.

Die Ausstellung, wie wir sie uns vorstellen, lädt die Besucher:innen ein, ins Proton einzutreten. Am Eingang befindet sich ein modifizierter Beschleuniger-Statusbildschirm, der den aktuellen Status unseres gigantischen Protons anzeigt. Wenn man das Proton betritt, sieh tman an seinen Wänden Animationen, die die chaotisch umherfliegenden Quarks und Antiquarks und das pulsierende Quark-Feld im Hintergrund zeigen. Die interaktiven Elemente im Zentrum des Protons ermöglichen es den Besucher:innen, die Quarks auf einer Waage zu platzieren und sich selbst davon zu überzeugen, dass sie nur einen Bruchteil der Gesamtmasse des Protons ausmachen. Ein Wissenschaftler auf einem Bildschirm vor den interaktiven Elementen führt die Besucher:innen mit Leitfragen durch die Ausstellung. Von Zeit zu Zeit „beschleunigt“ das Proton, das Innere wird größer, die Animationen werden energiereicher, es erscheinen mehr Quark-Antiquark-Paare, und auch die Massen aller Objekte in den interaktiven Stationen werden immer größer.

„Unser Projektvorschlag ermöglicht es den Besuchenden, mit dem Proton zu interagieren“, sagt Fern Pannell vom UCL. „Unsere Ausstellung zeigt den Menschen, was wirklich vor sich geht.“

Am letzten Tag des Hackathons präsentierten wir unsere Arbeit per Video-Konferenz vor einer Jury, der Roberto Battiston, Präsident der italienischen Raumfahrtbehörde, und Anne-Gaëlle Lardeau, Leiterin des Innovationszentrums ArtLab der EPFL in Lausanne, angehörten. Am Ende gewannen wir den Publikumspreis, einen von drei Preisen, die von den Organisator:innen und der Jury vergeben wurden.

Es war wirklich aufregend, dass unsere harte Arbeit gut aufgenommen wurde. Seitdem haben wir begonnen, an der nächsten Stufe des Prozesses zu arbeiten: der tatsächlichen Umsetzung unseres Entwurfs im Science Gateway. Als Team haben wir uns verpflichtet, das Projekt zu Ende zu führen. Alles in allem war und ist dies eine enorme Lernerfahrung und eine großartige Möglichkeit, wunderbare neue Menschen kennenzulernen und anders darüber nachzudenken, wie jeder von uns arbeitet.

„Innerhalb des Teams haben wir uns um ein Gleichgewicht zwischen wissenschaftlicher Korrektheit und künstlerischer Freiheit bemüht“, sagt die Designerin Rinke. „Wissenschaftskommunikation erfordert einen wirklich transdisziplinären Ansatz zwischen Wissenschaftlern, Designern, Schriftstellern und anderen, um komplexe Themen zugänglich zu machen. Der Hackathon hat mir das bestätigt.“

-Joseph Piergrossi