Vom Sichtbarmachen des Unsichtbaren

6. November 2017

Es ist die erste Ausstellung in der Schule des Sehens auf dem Gutenberg-Campus, die sich mit naturwissenschaftlichen Fragen beschäftigt: Der Exzellenzcluster "Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter", kurz PRISMA, bietet mit der Schau "ZoomIn – Vom Sichtbarmachen des Unsichtbaren" einen Einblick in seine vielfältige Forschung. Multimediale Exponate zeigen, wie es mit modernsten Geräten gelingt, tief in den Baukasten der Welt zu schauen.
 

"Die Grundlagenforschung im Allgemeinen und die Physik im Besonderen stehen in dem Ruf, sehr unanschaulich zu sein", meint Prof. Dr. Hartmut Wittig. "Wir beweisen hier das Gegenteil. Wir zeigen, wie wir es schaffen, die kleinsten Strukturen unseres Universums aufzulösen." Sein Kollege Prof. Dr. Matthias Neubert fährt fort: "Wir wollen unsere spannende Forschung mit der Öffentlichkeit teilen." Das gelingt bereits vielfach, etwa in der Vortragsreihe "Physik im Theater" oder durch die Präsenz beim alljährlichen Mainzer Wissenschaftsmarkt auf dem Gutenbergplatz im Stadtzentrum. "Und ich bin jedes Mal aufs Neue überrascht, welch große Faszination für unsere Themen in der Bevölkerung herrscht."

Nun wird diese Faszination durch eine multimediale Ausstellung weiter befeuert. Die beiden Sprecher des Exzellenzclusters PRISMA sind gekommen, um die Ausstellung "ZoomIn – Vom Sichtbarmachen des Unsichtbaren"  in der Schule des Sehens auf dem Campus der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) zu eröffnen.

Mit Virtual-Reality-Brille ins ewige Eis

"Es ist die erste Ausstellung in der Schule des Sehens, die uns naturwissenschaftliche Fragen nahebringt", betont Prof. Dr. Elisabeth Oy-Marra. Die Professorin für Kunstgeschichte und Vorsitzende des Leitungsgremiums der Schule des Sehens bekennt freimütig: "Wir Geisteswissenschaftler wissen relativ wenig von PRISMA, obwohl uns der Name ständig in den Ohren klingelt." Mit der Ausstellung bietet sich die Gelegenheit, dies zu ändern. Schließlich liegt die Schule des Sehens direkt in der Mitte des Gutenberg-Campus. Geistes-, Kultur- und Sozialwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler gehen hier ein und aus.

Die Welt der Physik beginnt mit dem Urknall – ebenso die Ausstellung. Knappe Texte führen ohne viel Fachjargon ins Thema ein. Sie erzählen vom Aufbau der Materie: "Nach einer extrem kurzen explosionsartigen Expansion entstand ein dichtes Plasma aus Elementarteilchen ..." Und vom Baukasten unserer Welt: "Das Standardmodell der Elementarteilchen stellt zwölf Materieteilchen sowie vier Typen von sogenannten Kraftteilchen bereit." Dann geht es zu den Stationen, die veranschaulichen, wie die Physikerinnen und Physiker von PRISMA diese kleinsten Bestandteile des Universums aufspüren, welche Geräte sie benutzen, um den Rätseln der modernen Physik auf die Spur zu kommen.

Dabei setzt die Ausstellung "ZoomIn" vor allem auf multimediale Exponate. Zur Eröffnung stehen zudem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereit, um von ihrer Forschung zu erzählen. Dr. Peter Peiffer etwa gehört zu einer Gruppe, die mit dem IceCube-Detektor am Südpol Neutrinos aufspürt. Mehr als 5.000 Lichtdetektoren wurden dafür in einem Kubikkilometer Eis versenkt. Die Ausstellungsbesucher können sich per Virtual-Reality-Brille einen ersten Eindruck vom IceCube verschaffen.

3-D-Animation zu ATLAS

Zudem präsentiert Peiffer ein Exemplar eines neuen Sensors für den gigantischen Eiswürfel. "Unsere bisherigen Module haben nur das Licht im sichtbaren Bereich gemessen. Mit dieser neuen Generation haben wir Sensoren, die auch UV-Licht sehen, die kurzwelliges Licht absorbieren. Das kann unsere Ergebnisse vervielfachen."

Friedemann Neuhaus und Andreas Düdder gehören zur Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Matthias Schott. Sie stehen vor einer zwei Quadratmeter großen Platte, die für das ATLAS-Experiment bestimmt ist. Sie wird einmal Teil eines Experiments am Large Hadron Collider (LHC) am CERN sein, dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt. "Die Platte ist extrem flach", erklärt Düdder. Abweichungen von maximal 0,11 Millimeter sind erlaubt. "In Mainz sind wir darauf spezialisiert, solch flache Panels zu bauen.“ Es werden fünf für eines der 32 Detektormodule gebraucht. "Zwei liefert München, drei liefern wir", erzählt der Physiker.

Die Platten werden Teil eines neuen Detektorsystems sein, das noch präzisere Elektronenmessungen ermöglicht. Neuhaus hat eine 3-D-Animation entwickelt, die in den LHC führt und das ATLAS-Experiment veranschaulicht. Der kurze Film ist auf einer großen Leinwand im Hintergrund zu sehen.

Etwas bescheidener nimmt sich die Station zur Laserspektroskopie aus. Ein Atom ist schematisch dargestellt, Elektronen kreisen auf verschiedenen Umlaufbahnen um einen Kern. Eine bunt aufleuchtende Punktbahn stellt einen Laserstrahl dar, der auf ein Elektron trifft. Die Farbe des Laserstrahls lässt sich verstellen. Wählt der Besucher den richtigen Ton, springt das Elektron eine Umlaufbahn weiter nach oben.

Führungen, Vorträge, Events

Im Prinzip sieht so die Arbeit von Prof. Dr. Randolf Pohl und seiner Arbeitsgruppe aus. "Die Umlaufbahn der Teilchen ist nicht so regelmäßig wir hier im Modell", erläutert der Physiker. "Sie fliegen auch schon mal durch den Kern hindurch." Die kreisenden Teilchen lassen Schlüsse auf den Atomkern zu. Pohl skizziert seine Experimente: Es geht um Protonen und Myonen, "die dicken Brüder der Elektronen". Er kam zu Messungen, die um vier Prozent abweichende Werte für den Radius von Protonen ergaben. "Das klingt erst mal nicht viel", räumt er ein. Es reichte jedoch, um seine Forschung auf die Titelbilder internationaler Fachzeitschriften zu bringen.

Prof. Dr. Niklaus Berger gehört zu dem Team, das die Ausstellung "ZoomIn" konzipiert hat. Er selbst arbeitet am Projekt Mu3e, dem ebenfalls eine Station gewidmet ist. Bei Mu3e werden High-Tech-Chips eingesetzt, um Teilchen zu messen. "Es sind im Grunde Pixel-Chips wie in einer Kamera", erklärt Berger. Sehr dünn müssen sie sein und extrem schnell auf auftreffende Teilchen reagieren. Unter einer Lupe ist ein solcher Chip zu sehen.

Im Grunde ist es unmöglich, das Exzellenzcluster PRISMA in einem einzigen Ausstellungsraum zu fassen. Deshalb leuchten hier Facetten auf. Es geht um den Nachweis Dunkler Materie und um Neutrinos, die sogenannten Geisterteilchen, und um den neuen Elektronenbeschleuniger MESA, der an der JGU entsteht. Eine Reihe von Führungen und Vorträgen werden die Ausstellung begleiten. Sie alle sollen von der faszinierenden PRISMA-Forschung erzählen, von einer Wissenschaft, die sichtbar macht, was das menschliche Auge allein nie sehen wird.