Quarks sind fundamentale Bausteine der Materie. Obwohl sie möglicherweise nicht die grundlegendsten Partikel sind, sind sie grundlegender als alle anderen bekannten Teilchen. Atome setzen sich unter anderem aus Protonen und Neutronen zusammen. Diese sind keine elementaren Teilchen, sondern bestehen aus Quarks: Ein Neutron besteht aus einem Up- und zwei Down-Quarks, während ein Proton aus zwei Up- und einem Down-Quark aufgebaut ist. Quarks tragen eine sogenannte „Farbladung“, die die Werte Rot, Grün und Blau annehmen kann. Eine stabile Verbindung entsteht nur, wenn sich diese Farbladungen zu „Weiß“ summieren.
Die Elementarteilchen sind in drei Familien unterteilt, die sich ausschließlich durch ihre Masse unterscheiden – ein Unterschied, der jedoch immense Auswirkungen hat. Eine dieser Familien sind die Quarks.
Der Begriff „Quarks“ wurde vom Physiker Murray Gell-Mann (*1929) inspiriert, der ihn aus James Joyces Roman Finnegans Wake übernahm. Dort findet sich der Satz: „Three quarks for Muster Mark!“ – ein lautmalerisches Wortspiel, das Gell-Mann für seine Forschung adaptierte.
Im viertägigen Workshop „Three Quarks for Muster Mark“ setzten sich die Schüler:innen kreativ und technisch mit dem Thema auseinander. Sie entwickelten eine Lichtinstallation aus recycelten PET-Flaschen. Jede Schülerin und jeder Schüler fertigte ein Grundmodul an, bestehend aus drei PET-Flaschen, die symbolisch für drei Quarks – und damit für ein Proton oder ein Neutron – stehen könnten. Die fertige Installation umfasst 30 Module, also 30 Protonen oder Neutronen, und besteht insgesamt aus 90 PET-Flaschen.
Das zentrale Element der Installation ist ein Wechselspiel aus Farben, Bewegung und Leuchtkraft, das durch eine Arduino-Mikrocontroller-Plattform gesteuert wird. Die notwendigen Verbindungsstücke und Aufhängungen für die PET-Flaschen wurden mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt. Arduino, eine Open-Source-Plattform, ermöglichte den Schüler:innen, ihre Lichtinstallation selbstständig in der Programmiersprache C zu entwickeln.
Die Installation „Three Quarks for Muster Mark“ wurde erfolgreich auf dem Schulfest präsentiert und wird dauerhaft im Eingangsbereich des Gymnasiums Maria Regina ausgestellt.
Themenschwerpunkte des Workshops:
- Interdisziplinäre Technologien und Arbeitsweisen
- Demokratisierung durch Open-Source-Programme und 3D-Druck
- Umweltbewusstsein und Recycling
- Zukunftstechnologien und Programmierung
Das Projekt zeigt eindrucksvoll, wie Kunst, Wissenschaft und Nachhaltigkeit miteinander verbunden werden können, und regt dazu an, über die Bausteine unserer Welt und die Technologien von morgen nachzudenken.
