Panorama

Innenanblicke eines Großdetektors

13.07.2021 - Virtuelle Realität eröffnet ungeahnte Einsichten in das Neutrino-Experiment Katrin.

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).

 

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 schwache Kraft. Bis vor Kurzem wurden Neutrinos im Standard­modell der Teilchenphysik als masselose Teilchen beschrieben. Aus Beobachtungen von atmosphärischen und solaren Neutrinos wurde in den vergangenen Jahren jedoch ersichtlich, dass Neutrinos doch eine kleine Masse besitzen. Die Größe der Masse ist aber immer noch unbekannt. Mit dem Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (Katrin) wollen Forscher die Masse der Neutrinos erstmals genau bestimmen. Notwendig ist dafür unter anderem ein hochauflösendes Spektrometer mit großem Durchmesser (zehn Meter). Das Experiment wird von Forschern am KIT in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern durchgeführt, derzeit sind rund 200 Personen beteiligt.

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. Die 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 eines Wissenschaftlers zu schlüpfen und mit dem Experiment zu interagieren – etwa indem Variablen der Messung beim virtuellen Betrieb verändert werden.

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-Forscher 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.

KIT / DE

 

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