Am 03. September 2024 ist es endlich soweit: Nach rund eineinhalb Jahren intensiver Entwicklungsarbeit wird die Augmented Reality (AR) App „Das Teilchenuniversum“ zum 70. Geburtstag der Großforschungsanlage CERN der Öffentlichkeit präsentiert. Dieses ambitionierte Projekt, das wir als Entwickler für das LHC-ErUM-FSP Office (Teil des Verbundprojekts der vier BMBF-Forschungsschwerpunkte am Large Hadron Collider (LHC)) am CERN entwickelt haben, soll ein breites Publikum auf spielerische Weise für die faszinierende Welt der Teilchenphysik begeistern.
Ziel und Zielgruppe der App
„Das Teilchenuniversum“ richtet sich an Nutzerinnen und Nutzer aller Altersgruppen, von jungen Schüler*innen über interessierte Erwachsene bis hin zu Senior*innen. Ziel der App ist es, durch innovative AR-Technologie das Interesse an Wissenschaft, insbesondere an Teilchenphysik, zu wecken und zu vertiefen. In insgesamt zehn interaktiven Stationen erleben die Nutzer*innen verschiedene Phänomene der Teilchenphysik, wobei komplexe wissenschaftliche Konzepte durch verständliche und visuell ansprechende Darstellungen vermittelt werden.
Technische Umsetzung und Funktionen
Die AR-App bietet vorkonfigurierte Pfade, die an verschiedenen Orten in ganz Deutschland zugänglich sind. Nutzer*innen können diese Stationen über QR-Codes oder GPS aktivieren und die Inhalte in ihrer Umgebung erleben. Wer sich nicht in der Nähe eines vorkonfigurierten Pfades befindet, hat die Möglichkeit, eigene Pfade zu erstellen und die AR-Erlebnisse individuell zu erfahren. Ein ausgeklügeltes Datenbank- und Pfadsystem ermöglicht es, die Stationen flexibel zu gestalten und den Nutzer*innen ein nahtloses und intuitives Erlebnis zu bieten.
Zentrales Element der App ist die virtuelle Wissenschaftlerin „Kim“, einen 3D-animierten Avatar, der die Nutzer*innen durch die App begleitet. „Kim“ vermittelt wissenschaftliche Inhalte, gibt Anleitungen und sorgt dafür, dass die komplexen Themen der Teilchenphysik zugänglich und verständlich dargestellt werden. Die Entwicklung von „Kim“ erforderte einen Prozess des 3D-Modellings, Rigging und Animationsdesigns, um sicherzustellen, dass der Avatar lebendig und authentisch wirkt. Durch den Einsatz modernster 3D-Technologien konnten wir fließende Bewegungen und realistische Interaktionen schaffen, die das Nutzererlebnis deutlich verbessern und die wissenschaftlichen Inhalte auf eine ansprechende Weise vermitteln.
Die zehn Stationen im Detail
Die App umfasst zehn verschiedene, dreidimensionale Stationen, die jeweils ein einzigartiges Phänomen der Teilchenphysik auf faszinierende Weise darstellen. Im Materieschalter erleben die Nutzer eine 3D-animierte Galaxie, deren Rotationsgeschwindigkeit sich durch die Aktivierung Dunkler Materie verändert. Dies ermöglicht eine beeindruckende Visualisierung der Effekte Dunkler Materie auf die Bewegung der Sterne innerhalb der Galaxie. Mit Zoom-In können Nutzer Objekte in ihrer Umgebung scannen und auf mikroskopischer Ebene untersuchen. Diese Station enthüllt die Struktur von Materie, angefangen von der Oberfläche bis hin zu den kleinsten Bausteinen, den Quarks.
Die Teilchendetektive bieten eine immersive Erfahrung, bei der vier verschiedene LHC-Detektoren als 3D-Modelle in Originalgröße dargestellt werden. Nutzer können sich interaktiv um diese Detektoren bewegen und sie aus verschiedenen Perspektiven erkunden. In der Station Durch den Teilchenfilter entdecken die Nutzer unsichtbare Aspekte des Universums, wie Dunkle Materie, das Antimaterie-Universum oder Neutrinoquellen, indem sie ihre Kamera auf den Himmel richten.
Die Station Trägheit durch das Higgs-Feld visualisiert das allgegenwärtige Higgs-Feld und zeigt in einem interaktiven Spiel, wie verschiedene Elementarteilchen mit diesem Feld interagieren. Datenregen demonstriert die enormen Datenmengen, die am LHC erzeugt und aussortiert werden, durch eine beeindruckende Animation, die die Komplexität der Datenauswertung veranschaulicht.
Mit Tunnelblick erhalten die Nutzer einen exklusiven Einblick in den LHC-Tunnel, wo ein kreisrundes Portal den Blick auf die detaillierten inneren Komponenten eines LHC-Magnets freigibt. Die Station Die Antimaterie-Banane zeigt auf eindrucksvolle Weise, wie Antimaterie in Alltagsgegenständen, wie einer Banane, vorhanden ist, und visualisiert die dabei entstehenden Positronen.
In Der kleine Urknall können die Nutzer die Zeit zurückdrehen und die Entwicklung des Universums vom heutigen Zustand bis hin zum Urknall nachvollziehen. Schließlich verdeutlicht die Station Nützliche Physik den Einfluss der Teilchenphysik auf alltägliche Technologien und Produkte, indem sie die Verbindung zwischen wissenschaftlichen Erkenntnissen und praktischen Anwendungen aufzeigt.
Entwicklungsprozess und technische Herausforderungen
Die Entwicklung der App war ein komplexer Prozess, der viel technisches und wissenschaftliches Know-how und eine intensive Zusammenarbeit zwischen den Projekteteiligten erforderte. Die Modellierung und Animation der 3D-Objekte, insbesondere des Avatars „Kim“, war ein zentraler Bestandteil des Projekts. Unsere Herausforderung bestand darin, wissenschaftlich exakte Darstellungen zu schaffen, die gleichzeitig ansprechend und leicht verständlich sind. Dabei haben wir eng mit Wissenschaftler*innen und Expert*innen zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass die Inhalte korrekt und didaktisch sinnvoll aufbereitet sind.
Besonders hervorzuheben ist die Integration der AR-Technologie, die es den Nutzer*innen ermöglicht, wissenschaftliche Phänomene direkt in seiner Umgebung zu erleben. Dieses immersive Erlebnis konnte nur durch den Einsatz modernster Technologien und umfangreiche Tests realisiert werden.
Materialien für Schulen, Museen und gemeinnützige Einrichtungen
Schulen, Museen und andere öffentliche oder gemeinnützige Einrichtungen haben die Möglichkeit, kostenlos zusätzliches Material zur Gestaltung eines eigenen AR-Spaziergangs zu erhalten. Das Materialpaket umfasst unter anderem große Bodenaufkleber mit QR-Codes, die den direkten Zugang zu den zehn Stationen der App ermöglichen, sowie Poster und Flyer zur Unterstützung der Ausstellung. Bei Interesse schicken Sie bitte eine E-Mail an info@LHC-Deutschland.de und geben Sie den geplanten Ausstellungsort an. Dieses Angebot gilt nur, solange der Vorrat reicht. Für Lehrkräfte steht zudem kostenfreies Begleitmaterial zur Verfügung, das speziell für den Unterricht vom Netzwerk Teilchenwelt entwickelt wurde. Weitere Informationen erhalten Sie unter dem unten genannten Link.
Fazit und Ausblick
„Das Teilchenuniversum“ ist mehr als nur eine App – es ist ein Tor zur Wissenschaft, das Menschen aller Altersgruppen für die Welt der Teilchenphysik begeistern soll. Wir hoffen, mit dieser App einen Beitrag zur Wissenschaftskommunikation zu leisten und das Interesse an einem der spannendsten Forschungsgebiete unserer Zeit zu fördern.
Die App wird ab dem 03. September 2024 für iOS und Android verfügbar sein und kann kostenlos heruntergeladen werden. Wir laden alle Interessierten ein, die Welt der Teilchenphysik auf eine völlig neue und interaktive Weise zu entdecken.
Weitere Informationen zum Projekt erhalten Sie hier >>
EXCIT3D freut sich darauf, dieses Projekt mit in die Welt zu tragen und wird weiterhin daran arbeiten, durch innovative Technologien eine Brücke zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu schlagen.