Am 6. März 2026 wird an der Universität Münster die nächste „International Masterclass“ durchgeführt, in der Schülerinnen und Schüler Einblicke in die Forschung am CERN gewinnen können. Die Veranstaltung bietet jungen Teilnehmern ab 15 Jahren die Möglichkeit, sich intensiv mit den Fragen der Teilchenphysik auseinanderzusetzen, insbesondere was kurz nach dem Urknall geschah. Physiker der Universität Münster sind aktiv am Experiment „ALICE“ am Large Hadron Collider (LHC) beteiligt, das darauf abzielt, das Quark-Gluon-Plasma zu erforschen, einen Zustand der Materie, der kurz nach dem Urknall existierte.

Der Workshop ist kostenlos und findet von 9 bis 16.30 Uhr am Institut für Kernphysik in der Wilhelm-Klemm-Straße 9 statt. Die Teilnehmer werden in verschiedenen Aktivitäten involviert, einschließlich des Baus von Detektoren mit Trockeneis, der Auswertung echter Daten und einer internationalen Videokonferenz. Die Schule erhält zudem eine Bestätigung über die Teilnahme der Schüler.

ALICE und seine Ziele

Das ALICE-Experiment zielt darauf ab, die Quantenchromodynamik (QCD) und das Verhalten von Quarks im Quark-Gluon-Plasma zu untersuchen. Es nutzt Teilchen, die in einem „heißen Volumen“ erzeugt werden und lange genug überleben, um von Detektoren erfasst zu werden. Die Analyse erfolgt durch verschiedene Identifikationsmethoden und umfangreiche Detektor-Systeme, darunter ein inneres Tracking-System, elektromagnetische und hadronische Kalorimeter sowie ein Muon-System.

Die Detektoren sind in einem 0,5 Tesla starken Magnetfeld eingebettet, um Impuls und Ladung der Teilchen zu bestimmen. Das Experiment verwendet insgesamt 18 verschiedene Detektoren, um präzise Informationen über Masse, Geschwindigkeit und Ladung der erzeugten Teilchen zu sammeln. Einige der bemerkenswerten Fortschritte des ALICE-Experiments umfassen die Messung von Temperaturen des Quark-Gluon-Plasmas von bis zu 5,5 Billionen Kelvin, was den höchsten Wert darstellt, der in Experimenten erreicht wurde.

Ein Blick in die Vergangenheit und Zukunft der Forschung

Die Entdeckungen, die aus dem ALICE-Experiment hervorgegangen sind, haben nicht nur das Verständnis der QCD revolutioniert, sondern auch die physikalischen Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas neu definiert. Forscher berichteten über den Jet-Quenching-Phänomen, das zeigt, wie energiereiche Teilchen beim Durchqueren des Plasmas Energie verlieren. Dies ist ein Zeichen dafür, dass das QGP eine stark wechselwirkende Flüssigkeit ist.

In jüngster Zeit hat ALICE im Mai 2025 die Produktion von nahezu 260 Milliarden Gold-203-Kernen aus Blei-208-Kollisionen angekündigt, ein bedeutender Schritt in der Erforschung von Kollisionen und deren Wechselwirkungen. Eine bedeutende Erkenntnis des Experiments ist, dass die gesamte Entwicklung des Quark-Gluon-Plasmas in den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall untersucht werden kann, indem verschiedene physikalische Parameter analysiert werden.

ALICE hat das Potenzial, die kleinsten Tröpfchen des Quark-Gluon-Plasmas zu erforschen und soll in der nächsten Dekade weiterhin eine zentrale Rolle in der Teilchenphysik spielen. Darüber hinaus wird die Forschung nicht nur der QCD gewidmet sein, sondern auch dem Verhalten von Protonen und Hyperonen, was für das Verständnis der Stabilität von Neutronensternen entscheidend ist.

Die nächste Phase für ALICE wird voraussichtlich im Jahr 2023 das Aufzeichnen von Blei-Blei-Kollisionen nach dem erfolgreichen Upgrade beinhalten, das 2022 begonnen wurde. Mit verbesserten Detektoren plant das Team, die Präzision in der Rekonstruktion von Teilchenbahnen zu erhöhen und die Datenrate für Kollisionen weiter zu steigern. Ein weiterer Schritt in die Zukunft wird auch die Planung eines neuen Detektors in den 2030er Jahren umfassen, um noch tiefere Einblicke in die intriganten Fragen der Teilchenphysik zu erhalten.