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Mit virtueller Realität den Neutrinos auf der Spur

Eine neue Virtual-Reality-Umgebung macht das Neutrino-Experiment KATRIN des KIT für alle zugänglich

Durch Virtual Reality wird das physikalische Innenleben des internationalen Großexperiments KATRIN am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) nun für jeden erkundbar. Bei dem virtuellen Erlebnis können Besucherinnen und Besucher erfahren, wie KATRIN funktioniert, und dank interaktiver Elemente sogar selbst experimentieren. Entstanden ist die VR-Umgebung in Kooperation mit dem Nationalen Institut für Wissenschaftskommunikation (NaWik). Zur Online-Vorstellung am 7. Juli 2021 um 17:00 Uhr sind Öffentlichkeit und Medien eingeladen (Anmeldung: scheuermann∂nawik de)

Neutrinos sind die leichtesten, häufigsten, aber auch rätselhaftesten Masse tragenden Teilchen in unserem Universum. Sie sind elektrisch neutral und wechselwirken mit ihrer Umgebung nur über die Gravitation und die sogenannte schwache Kraft. Bis vor Kurzem wurden Neutrinos im Standardmodell der Teilchenphysik als masselose Teilchen beschrieben. Aus Beobachtungen von atmosphärischen und solaren Neutrinos konnte in den vergangenen Jahren jedoch gezeigt werden, dass Neutrinos doch eine kleine Masse besitzen. Die Größe der Masse ist aber immer noch unbekannt. Mit dem Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) wollen Forschende die Masse dieser rätselhaften Teilchen erstmals genau bestimmen. Notwendig ist dafür unter anderem ein hochauflösendes Spektrometer mit großem Durchmesser (zehn Meter). Das Experiment wird von Forschenden am KIT in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern durchgeführt, derzeit sind rund 200 Personen beteiligt.

Neuartige VR-Umgebung macht Großexperiment zugänglicher

Großexperimente der Grundlagenforschung wie KATRIN sind üblicherweise für die Öffentlichkeit kaum zugänglich. Dies liegt an den besonderen Reinheitsauflagen und Sicherheitsvorschriften – und natürlich auch daran, dass die laufenden Experimente nicht gestört werden dürfen. Nun öffnet eine Virtual-Reality-Anwendung neue Möglichkeiten der Erfahrbarkeit. Die Nutzerinnen und Nutzer bekommen so einen direkten Einblick in das Innere der Forschungsanlage und erfahren, wie sich die Elementarteilchen in diesem großen Versuchsaufbau bewegen und verhalten. Zudem bietet die Anwendung auch die Möglichkeit, selbst in die Rolle einer Wissenschaftlerin oder eines Wissenschaftlers zu schlüpfen und mit dem Experiment zu interagieren – etwa indem Variablen der Messung beim virtuellen Betrieb verändert werden.

Zukünftige Anwendung in der Lehre geplant

Die neuartige VR-Anwendung wurde im Forschungsprojekt Science In Presentations am NaWik in Kooperation mit dem KIT entwickelt und wird von der Klaus Tschira Stiftung gefördert. Sie kombiniert fotorealistische 360-Grad-Ansichten des Versuchsaufbaus des KATRIN-Experiments mit einer virtuellen Ebene. Die Anwendung besteht aus einem geführten Abschnitt, in dem ähnlich einem Rundgang ein Wissenschaftler oder eine Wissenschaftlerin die Anlage und die eigene Forschung erklärt, sowie der anschließenden Möglichkeit, die Anlage auf eigene Faust zu erkunden. Dort berichten weitere KATRIN-Forschende noch mehr über die Funktionsweise und Ziele des einzigartigen Experiments. Die VR-Anwendung läuft im Browser und kann entweder mit einem eigenen Head-Mounted-Display („VR-Brille“) oder alternativ am Tablet, Laptop oder PC genutzt werden.

Künftig soll die VR-Umgebung auch in der Lehre des KIT eingesetzt werden. Dafür wird sie aktuell vom NaWik und dem KIT-Zentrum Elementarteilchen und Astroteilchenphysik (KCETA) weiterentwickelt. Finanziert wird das Vorhaben mit Mitteln aus der Förderung „Research Infrastructures in Research-Oriented Teaching“ des KIT im Rahmen der Exzellenzstrategie von Bund und Ländern.

Online-Veranstaltung in der VR-Umgebung

Vorgestellt werden soll das VR-Erlebnis des Neutrino-Experiments zum ersten Mal live bei einer Online-Veranstaltung am 7. Juli 2021 um 17:00 Uhr. Vertreterinnen und Vertreter der Medien sowie die interessierte Öffentlichkeit sind dazu herzlich eingeladen. Nach Kurzimpulsen zum KATRIN-Experiment und dem Forschungsprojekt Science In Presentations werden Einblicke in die VR-Anwendung gegeben. Anschließend besteht die Gelegenheit für Fragen und Diskussion.

Parallel dazu haben die Teilnehmenden die Möglichkeit, die browserbasierte VR-Anwendung selbst auf ihren eigenen Geräten zu testen und Fragen und Kommentare daraus auch in die Diskussion einzubringen.

Teilnehmende Expertinnen und Experten

• Professorin Kathrin Valerius, Institut für Astroteilchenphysik am KIT
• Dr. Philipp Niemann, Wissenschaftlicher Leiter des NaWik
• Yannic Scheuermann, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des NaWik

Zudem ist Professor Carsten Könneker, Geschäftsführer der Klaus Tschira Stiftung, mit einem virtuellen Grußwort zugeschaltet.
www.kit.edu

 

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