Deutschlands Premiere bei den International Masterclasses für das Belle II-Experiment

Warum findet man im Universum mehr Materie als Antimaterie? Mit dem Belle II-Experiment in Japan versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Antwort auf das Materie-/Antimaterie-Rätsel zu finden. In einer neuen Masterclass können Jugendliche diese Forschungsarbeiten kennenlernen.

Was wird am neuen Belle II-Experiment in Japan gemessen?

Vor weniger als einem Jahr zeichnete der Belle II-Detektor in Japan die ersten Kollisionen am SuperKEKB-Beschleuniger auf. Wie das Vorgänger-Experiment Belle untersucht auch Belle II Prozesse, die in Kollisionen von Elektronen und Positronen bei einer Energie von 10,58 GeV stattfinden. Diese Energie entspricht der Masse des Y(4S)-Mesons, das sich direkt nach der Produktion in zwei B-Mesonen umwandelt. Allerdings kann Belle II durch die höhere Kollisionsrate und damit höhere Messgenauigkeit auch sehr seltene Teilchenreaktionen untersuchen, die vielleicht eine Tür zur Physik jenseits des Standardmodells öffnen. Vereinfacht gesagt, sucht das Belle II-Experiment nach Zerfällen von B-Mesonen/Anti-B-Mesonen, bei denen eine Asymmetrie von Materie und Anti-Materie entsteht, die nicht durch das Standardmodell erklärt werden kann.

In der Belle II-Masterclass lernen Schülerinnen und Schüler die Ziele des Experiments kennen

Noch vor der Inbetriebnahme des Detektors entwickelte Rok Pestotnik vom Institut Jožef Stefan in Slovenien 2017 das Konzept für eine Belle II-Masterclass, in der Schülerinnen und Schüler den Aufbau, die Analyse-Methoden und die wissenschaftlichen Ziele des Belle II-Experimentes kennenlernen. Masterclasses sind Workshops zu Themen der Teilchenphysik, die seit mehr als 15 Jahren an Forschungsinstituten in mehr als 50 Ländern auf der ganzen Welt für Jugendliche durchgeführt werden. Das Konzept der neuen Belle II-Masterclass wurde im Frühjahr 2019 im Rahmen der internationalen Edition „International Masterclasses - Hands on Particle Physics“ erstmals getestet. Ziel dieser Masterclass ist es, Schülerinnen und Schülern die wichtigsten Schritte einer möglichen Datenanalyse am Belle II-Experiment näherzubringen und sie mit realen Datensätzen vertraut zu machen. Außerdem spielt auch das Kennenlernen der Teilchensignaturen im Detektor eine wichtige Rolle. Mit dem Einsatz von Virtual Reality-Systemen möchte man die Jugendlichen zudem auf eine virtuelle Reise durch den Belle II-Detektor schicken.

Verschoben ist nicht aufgehoben

Die Premiere der Belle II-Masterclasses im deutschsprachigen Raum war für März 2020 geplant, und die Arbeitsgruppen von Jochen Dingfelder und Florian Bernlochner an der Universität Bonn, Thomas Kuhr an Ludwig-Maximilians-Universität in München sowie Christoph Schwanda am Institut für Hochenergiephysik in Wien übersetzten die vorhandenen Materialien ins Deutsche und richteten einen Webserver ein, der die Software für die Datenanalyse zur Verfügung stellt.

Alle standen bereits in den Startlöchern, aber leider machte der Ausbruch des neuartigen Coronavirus auch diesen Plänen einen Strich durch die Rechnung, sodass sie nur in Bonn - und nicht wie geplant auch in Wien und München - durchgeführt werden konnte. Dennoch war die Masterclass ein voller Erfolg und wurde von den Jugendlichen mit großem Interesse und Begeisterung aufgenommen. Neben Vorträgen zur Teilchenphysik und zur Datenanalyse gab es auch eine live Schaltung in den Belle II-Kontrollraum nach Japan, eine virtuelle Tour durch den Detektor, live Experimente zu Detektoren und nicht zuletzt Matchatee-Pausen mit japanischen Süßigkeiten. Die Masterclass schloss mit einer Videokonferenz mit Rok Pestoknik sowie Schülerinnen und Schülern aus Krakau ab, bei der die Jugendlichen ihre Ergebnisse auf Englisch vorstellten und diskutierten. Alles in allem war es - trotz besonderer Hygienemaßnahmen und den Absagen vieler Standorte in Europa durch den Ausbruch von COVID-19 - ein schönes Erlebnis und wir freuen uns darauf, das Ganze im nächsten Jahr unter Beteiligung vieler Forschungseinrichtungen in Deutschland zu wiederholen.

Barbara Valeriani-Kaminski / Lisa Johnsen