Überlegungen…

Mein Projekt LAToyA CoRE, der Lego-Teilchenbeschleuniger mit vier Experimenten und einer Therapie-Einrichtung, nimmt ja allmählich Gestalt an. Freilich ist der Kern des Ganzen immer noch der Lego-Teilchenbeschleuniger von JK Brickworks. Allerdings ist die Erweiterung auf zwei gegenläufige Ringe, der Aufbau von Erweiterungen, die Physik-Experimenten nachempfunden sind, die Ergänzung eines Ionentherapiesystems… das ist natürlich noch etwas ganz eigenes.

Mehrfach bin ich nun schon gefragt worden, ob ich Bilder von der fertigen Anlage und Videos vom Betrieb machen und dem jeweils Fragenden verlinken/schicken würde. Klar, mache ich gerne. Eine Frage bildet sich aber auch zunehmend heraus: Die Frage, ob an LAToyA CoRE vielleicht nicht nur spielerisch Begeisterung für Beschleunigerphysik geweckt werden kann, sondern vielleicht auch die Maschine als Vehikel für die Erklärung berühmter oder wichtiger Experimente dienen kann.

Es ist natürlich schwierig – mit den Bällen im Ring und den optisch realen Detektoren nachempfundenen Experimenten kann man zwar gewisse Elemente zeigen, aber anderes fehlt. Dennoch bin ich natürlich Feuer und Flamme für die Idee. Allerdings wird es natürlich schwierig – vermutlich werde ich zusätzlich zu Bildern und Videos der Anlage noch andere Erklärung-Mechaniken erfinden müssen, um das Ganze passend zu LAToyA CoRE zu illustrieren. Ob ich das umgesetzt bekomme – keine Ahnung. Aber es wäre schon was, solche Meilensteine wie die Entdeckung des Higgs-Teilchens, die Idee hinter er Präzisionsmessung von CP-Verletzung am B-Mesonen-System, die Idee von Transmutation mit beschleuniger-getriebenen Systemen oder die Nutzung von Synchrotron-Strahlung für die Forschung zu erläutern. Wobei ich wahrscheinlich mit der Entstehung von Synchrotron-Strahlung, mit der Idee hinter der Funktion eines Synchrotrons, mit der Art, wie man Signaturen zu entdeckender Teilchen aus dem Wust an Signalen filtert, die bei der Kollision vieler Protonen (wie am LHC) oder Protonen und Antiprotonen (wie am Tevatron) herausfiltert.

Aber eine Idee wäre es sicher, und bestimmt auch eine, an der ich Spaß hätte – vielleicht sogar eine, an der andere Leute Spaß hätten. Deswegen überlege ich das hier auch „laut“, obwohl ich weiß, dass ich es schwierig finden und höchstens sehr langsam umsetzen können werde. Ein paar Sachen habe ich auch so lange nicht mehr „richtig“ physikalisch betrachtet, dass ich sie erstmal wieder angucken muss, bevor ich sie halbwegs gut und fachlich richtig, aber in Nicht-Physiker-Sprech erklären kann. Wir werden sehen.

Eine Idee wäre auf jeden Fall schon einmal, auf LAToyA CoREs einzelne Komponenten jeweils einzugehen und mit gezeichneten Bildern und einer gesprochenen Erklärung ein paar Dinge zu erklären. Ob ich Stop-Motion-Teilchenreaktionen mit Lego-Tiles und Lego-Plates auf einer Grundfläche hinbekomme, darüber will ich gar nicht spekulieren – denn es ist auch immer eine Frage der Kraft, die man da rein investieren kann. Das habe ich in den letzten Wochen im Kranksein recht deutlich gemerkt.

LAToyA CoRE dafür einzusetzen, die Freude an und das Verständnis von Physik zu verbreiten, das reizt mich aber dennoch. Ich bin gespannt, was ich irgendwann draus mache, wenn ich das Ding aufgebaut und erstmal die grundlegenden Funktionen getestet und in Videos gezeigt habe. Man wächst ja auch mit dem Fortschritt eines Projektes.

Außer Betrieb für Erweiterung!

Der Lego Assembled Toy Accelerator „LAToyA“ ist derzeit wegen Bauarbeiten zur Erweiterung außer Betrieb. Aktuell wurde die Baustelle eingerichtet, der Vorbeschleuniger für das Upgrade demontiert. So langsam trudeln auch die Lieferungen der Bauteile ein – die allermeisten Bauteile, die ich für die gegenläufige Erweiterung und die Experimente verwenden werde, sind gebrauchte Lego-Teile, die ich über Bricklink beziehe. Kaum eines der Teile kommt „neu“ ins Haus, zumal die gebrauchten genauso gut und zudem günstiger sind. Allerdings ist durch die Menge ungewöhnlicher Teile notwendig, von mehreren Verkäufern Teile zu beziehen.

Was mich ein bisschen verblüfft hat, war die Tatsache, dass an einen blauen Technic-Stein, 1×2 Noppen, normale Höhe, aber zwei Löchern statt nur einem für Achsen oder Pins, nur äußerst schwer heranzukommen war. Auch 1×1-Steine in durchsichtigem Rot sind derzeit in Deutschland entweder nur in kleinen Mengen bei unterschiedlichen Shops oder ziemlich teuer zu bekommen. So werden es doch ein paar mehr Sendungen, als ich mir das eigentlich gewünscht hätte. Aber es kommt zusammen – die ersten Pakete sind angekommen, auf Vollständigkeit geprüft, die Verkäufer haben ihr positives Feedback bekommen und nun harre ich der restlichen Sendungen.

Die Baustelle – Teile für die Experimente und Erweiterungen stapeln sich bereits, aber da kommt noch eine Menge mehr. Im Vordergrund der bereits zusammengebaute Transmutations-Forschungsreaktor FaNTASy und das Betriebsbuch.

Bis jetzt lief die Teilebeschaffung sehr gut – Fehler gab’s so gut wie keine in den Sendungen, die Verkäufer haben schnell versandt. Als Unterlage der Baustelle fungiert bereits jetzt die blaue Acrylglasplatte, die ich für den Beschleuniger beschafft habe – denn: Als ich mein geplantes Projekt im Programm Studio mal vermaß, musste ich feststellen, dass es 120 Zentimeter breit und über einen Meter lang ist! Unser Tisch misst aber nur 95 Zentimeter in der Breite. Also musste ich aufstocken.

In Zahlen: Der fertige Beschleuniger mit allen Experimenten wird 120 Zentimeter breit, 105 Zentimeter lang und 25 Zentimeter hoch sein. Das Gewicht liegt nach der Prognose von Studio bei etwa sechs Kilogramm, es sind zwischen 5000 und 6000 Teile, die in der Maschine stecken. Verbaut sind dann zwei 9V-Motoren, eine normale und eine regelbare Akku-Box, mehr als 100 Bauteile von STAX für Beleuchtung und andere Gimmicks. Vom 1×1 Plates und 1×1 Tiles bis hin zu 16×8 Plates und den großen 6×6 Panels als Scheiben sind diverse Größen dabei.

Auch wenn ich als Kind mit umfangreich zusammengeworfenen Lego-Space-Sets aus klassischen Serien, den beiden Blacktron- und den beiden ersten Space-Police-Generationen sowie M-Tron und der ersten Monorail aus den Achtzigern in der Mitte meines Zimmers auf 6×3 Grundplatten viel gebaut habe, bin ich fest davon überzeugt, dass LAToyA CoRE mit seinen fünf Experimenten und drei Service-Einrichtungen das größte Lego-Projekt ist, mit dem ich mich jemals befasst habe.

Lego Friends

Ich habe zwar die eine oder andere Figur von Lego Friends, weil es insbesondere einige mir recht liebe Disney-Prinzessinnen, die ich gerne aus Lego haben wollte (Vaiana, zu Anfang auch Anna und Elsa) nicht als normale Minifiguren gab. Aber ein Fan von Lego Friends bin ich nicht. Ein Fan des Lego Ideas Set zur Serie „Friends“ bin ich allerdings schon – bzw. bin ich sogar sehr!

Selbiges Set wurde meinem Mann und mir von Freunden als Gastgeschenk mitgebracht – ein großartiges Teil! Es machte einen Riesenspaß, es aufzubauen. Das liegt nicht nur, vielleicht nicht einmal in erster Linie daran, dass mein Mann und ich – wie schon geschrieben – gerade die Serie „Friends“ mal wieder ansehen. Es lag vor allem an der unglaublichen Detailverliebtheit und den kreativen, innovativen Bautechniken des Sets!

Das Friends-Set, im Hintergrund die Schachtel und meine Friends-Tasse, das Central Perk Logo scheint durch die Tür durch.

An drei Stellen gibt es in dem Set teilweise glatte Platten im Boden der aus mehreren Schichten gebauten Grundplatte – und die dienen dazu, Teppiche einzusetzen, die man mit dem drauf befindlichen Mobiliar herausnehmen kann. Diese Teppiche sind allerdings nicht aus den berüchtigten, zwei Millimeter starken Platten mit Noppen drauf realisiert, sondern aus den höheren Bausteinen gebaut – die dann mit einer glatten Fliese obenauf abgedeckt werden und in diese Lücke genau eingepasst sind! Sehr beeindruckend und tolle Bautechnik!

Ein anderer Teil – nämlich die Front zur Straße – ist schräg dazu aufgebaut. An mehreren Stellen sitzen Gelenke an der „geraden“ Grundplatte und ganz nahtlos, mit schräg abgeschnittenen Platten, ist ein nicht im rechten Winkel dazu stehender Teil angebaut. Mit vielen Teilen, die fast durchweg keine „extra für dieses Set“-Teile sind und auch fast durchweg keine großen Formteile, sind unheimlich viele Details nachgebildet. Allein die Kaffeemaschine hinter der Bar!

Dazu ist das Set sehr liebevoll mit Details aus dem Central Perk der Serie ausgestattet, alleine die Minifiguren und ihre Accessoires! Ein gedruckter Pizzakarton und ein Pizzastück für Joey, dazu hat er natürlich die berüchtigte Handtasche um. Phoebe hat ihre Gitarre, Chandler ein Notebook, Monica einen Muffin, Rachel ein Tablett und Ross das Keyboard. Gunther, der einzige Nicht-Major-Cast-Charakter, der im Set enthalten ist, hat einen Lego-Standard-Besen. Eine bedruckte Fliese hängt als Bild an der Wand und zeigt die Brooklyn Bridge, das Menü hängt als bedrucktes Formteil an der Wand, ein weiteres bedrucktes Teil kündigt Livemusik für den Abend an – Phoebe Buffay natürlich, und ein stilisiertes Kätzchen mit angedeutetem Geruch ist drauf – „Smelly Cat“, natürlich! Realisiert ist das Ganze als das Studio der Serie Friends, wobei ich finde, dass man es als Studio ebenso wie als das „Central Perk“ selbst bespielen kann. Überaus liebevoll ist auch das Design der Figuren: Über Gesicht und Frisur sind alle sieben Minifiguren – Jennifer Aniston als Rachel Green, Courteney Cox als Monica Geller, Lisa Kudrow als Phoebe Buffay, Matt Le Blanc als Joey Tribbiani, Matthew Perry als Chandler Bing, David Schwimmer als Dr. Ross Geller und James Michael Tyler als Gunther – einwandfrei erkennbar und sie haben alle Wendeköpfe mit einem fröhlichen und einem weniger fröhlichen Gesicht.

Natürlich mussten für mich Ross und Phoebe gemeinsam spielen, auch wenn das so eigentlich nicht vorkommt. Ein eindeutiges Spielset, das aber auch unglaublich toll aussieht!

Lego Batmobil [Teil 12]

Es ist soweit: Die zwei letzten Beutel sind dran. Gleich im ersten kommen endlich die Räder an das Mobil. Damit kann es dann endlich herumfahren.

Aber natürlich war nicht nur das in dem Beutel; auch hinten der „Nachbrenner“ wird  gebaut. Dieser hat allerdings noch eine weitere Aufgabe, als nur dekorativ auszusehen. Es ist der Drehschalter, um die MG’s ein- und auszufahren. Das ist sehr schön verpackt worden. Man erkennt ihn im Grunde nicht – ist aber voll funktionsfähig.

Und wenn wir schon bei den MG’s sind: Die Abdeckung fehlt auch noch. In Beutel 23 wird auch diese gebaut. Allerdings bin ich hier etwas enttäuscht: Es sind einfach nur zwei kleine Abdeckungen, die grade an einer Noppe festsitzen und quasi weggesprengt werden, wenn man die MG’s ausfährt. Ich weiß nicht mehr wie es im Film ist, ob also dieser Bau hier einfach originalgetreu nachgebaut wurde. Sinnvoller wäre es gewesen, wenn es einfach Klappen gewesen wären, die aufgehen und wieder zugehen, sobald die MG’s runtergefahren werden. Klappen, die nicht einfach (im Film) nachgebaut werden müssen, weil sie irgendwo auf der Strasse liegen.

Und das war auch schon der Beutel. In diesem war nicht sonderlich viel drinnen. Genau wie in Beutel 24. Dieser dreht sich überhaupt nicht mehr um das Batmobil. Dieses ist fertig!

Es gibt in dem Beutel zwei Teile die gebaut werden. Einmal ist es ein runder Ständer, wo man das Batmobil drauf stellen kann. Es stellt das Teil dar, auf das Batman in der Bathöhle drauf fährt, um das Batmobil zu drehen – was auch hier ohne weiteres funktioniert. Nur das drauf fahren geht nicht. Das Batmobil muss daraufgestellt werden, kann dann nicht mehr wegrollen und steht sicher.

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Der zweite Teil ist einfach eine art Ständer, auf den man die ganzen Figuren stellt. Auch sehr schön: so kann man sie schön ausstellen. Damit ist dieses Set des Batmobils fertig.

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Und ich muss sagen: es sieht gut aus und hat auch viel Spaß gemacht zu bauen. Ein paar Kleinigkeiten gibt es, die mir nicht gefallen. Aber das waren wirklich nur – wie gesagt – Kleinigkeiten. Die Bauweise war interessant und toll. Und selbst der Preis war – grade für Lego Verhältnisse – in Ordnung.

Jetzt zeige ich euch noch ein paar Bilder vom fertigen Batmobil. Auf die habt ihr ja auch lange warten müssen!

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Zu den Beutel 21 und 22…

Lego Batmobil [Teil 11]

In Beutel 21 geht es weiter um das Heck. Hier wird die Heckklappe gebaut. Anfangs dachte ich noch, dass man diese öffnen könne. Das entpuppte sich aber als Irrtum: Sie ist nicht beweglich oder aufklappbar. Allerdings kann man sie – wenn man es denn will – ohne Probleme abnehmen. Allerdings wäre das wohl nur als „Wartung“ nötig. Der Raum ist nicht wirklich zum besichtigen aufgebaut. Und wenn man alles richtig gemacht hat, dürfte es auch nicht nötig sein, die Klappe wieder abzunehmen.

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Der nächste Beutel behandelt die Flossen, oder wie man auch immer diese Teile nennen kann. Sie sehen gut aus und es ist ein interessanter Aufbau. Aber ich muss sagen, dass sie mir nicht ganz so gut gefallen. Im Gegensatz zu dem Rest des Batmobils sind sie recht instabil. Das liegt auch an der Bauweise. Meiner Meinung nach hätte man das auch besser lösen können. Da es aber eh ein Vitrinenstück ist, ist dies nicht so wichtig. Schade ist es trotzdem.

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Zu den Beuteln 19 und 20…

Wird fortgesetzt…

Lego-Beschleuniger-Physik

Tja, mein Teilchenbeschleuniger LAToyA aus Lego, er beschäftigt mich weiter! Ich bin ja Physikerin, auch wenn ich nicht mehr selbst forsche, sondern im Bereich des Strahlenschutzes bei einer Behörde arbeite. Einerseits finde ich daher meine „LAToyA“ so klasse, andererseits kann ich auch nicht umhin, ein paar Berechnungen anzustellen.

Teilchenbeschleuniger werden natürlich auch an ihrer physischen Ausdehnung gemessen – ca. 250 Bricks Umfang hat der Speicherring von LAToyA – aber wesentlich sind die anderen, „inneren“ Werte: Welche Teilchen werden beschleunigt? Auf welche Maximalenergie?

Die Frage nach der Teilchenart ist bei LAToyA schnell beantwortet: Es sind Lego-Bälle aus ABS-Kunststoff – also aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer. 

Spannender aber ist die Maximalenergie. Da hoch beschleunigte Elementarteilchen beinahe lichtschnell sind und die Geschwindigkeit sich (zumindest in Zahlen) fast nicht mehr von der Lichtgeschwindigkeit unterscheiden lässt, ist die reine Geschwindigkeit bei Teilchenbeschleunigern keine praktische Einheit. Die Teilchen werden nur noch ganz wenig schneller, sie benehmen sich – hier greift die Relativitätstheorie – so, als würden sie bei fast Lichtgeschwindigkeit immer schwerer, je mehr man sie beschleunigt. So erklärt sich, dass trotz der absoluten Obergrenze „Lichtgeschwindigkeit“ beim weiter „Beschleunigen“ eines bereits fast lichtschnellen Teilchens die Durchschlagskraft weiter wächst, auch wenn die Geschwindigkeit (fast) nicht mehr steigen kann. Statt der Geschwindigkeit in Kilometern pro Stunde (km/h) oder auch Metern pro Sekunde (m/s) oder läufertypischer „Pace“ in Minuten pro Kilometer benutzt man also die kinetische Energie, die in der Bewegung des Teilchens steckt. Kinetische Energie heißt nichts anderes als Bewegungsenergie – und für Energie kennen wir ja die eine oder andere Einheit: Im sogenannten SI-System sind Joule die Energieeinheit, für chemische Energie sind oft auch Kalorien oder Kilokalorien üblich, vor allem, wenn’s um die chemische Energie in unserer Nahrung geht. Ebenfalls eine Energieeinheit sind die Tonnen, Kilotonnen oder Megatonnen TNT-Äquivalent, die bei der Einschätzung der Energiefreisetzung von Nuklearwaffen verwendet werden. 

Allerdings sind das alles „makroskopische“ Energieeinheiten. Bei Teilchenbeschleunigern werden aber in der Regel Elektronen, Protonen oder Atomkerne, also mikroskopische Teilchen beschleunigt, und weil die Teilchen und ihre Massen klein sind, ist auch ihre Bewegungsenergie eher klein. Physiker benutzen dafür als Einheit „Die Bewegungsenergie, die ein Elektron hat, wenn es von einem elektrischen Feld der Spannung ein Volt beschleunigt wird“, das Elektronenvolt oder eV. Über die Ladung des Elektrons kann man Joule und Elektronvolt ineinander umrechnen, wie man das z.B. auch mit Kalorien und Joule kann: Eine Kalorie sind 4,187 Joule – der Umrechnungsfaktor von Elektronenvolt in Joule ist aber „etwas“ größer: 6,24 mal zehn hoch achtzehn … also eine eins mit 18 Nullen dahinter. Aber schließlich sind ein Gramm Wasserstoff auch eine Sechs mit 23 Nullen dahinter an Protonen! 

Genug der Vorrede. Ich habe nun also ausgerechnet, wie viel Bewegungsenergie die Teilchen in meinem Beschleuniger haben. Dafür habe ich die aus dem Physikunterricht bekannte Formel Energie ist ein Halb mal Masse mal Geschwindigkeit zum Quadrat verwendet: E = 0,5 v². Die Masse der Lego-Bälle liegt bei ungefähr anderthalb Gramm, die Geschwindigkeit der Bälle im Beschleuniger habe ich mit etwa 12,5 km/h abgeschätzt. Um das Ganze mit anderen Teilchenbeschleunigern zu vergleichen, habe ich das Ergebnis direkt in Elektronenvolt umgerechnet: Es sind 56 Petaelektronenvolt, also das Zehntausendfache des großen Hadronenbeschleunigers LHC am CERN. Nach ersten kleinen Fehlern, die lustigerweise ziemlich genau im Bereich der Energie von LHC herauskamen, habe ich nochmal alle Einheiten richtig zusammengepuzzlet und kommen nun zu diesem Ergebnis. Himmel, was man mit einem solchen Beschleuniger alles anstellen könnte… 

Wenn es nicht das kleine „Aber“ gäbe: Es ist nämlich wichtig, dass die betreffende Bewegungsenergie pro Nukleon der beschleunigten Atomkerne hoch ist. Die Teilchenenergie der Protonen am LHC sind sieben Teraelektronenvolt. Implizit steht da ein „pro Proton“ dahinter. Meine Bälle bestehen zwar nicht nur aus Protonen, sondern aus (vielen) Atomkernen, in denen auch Neutronen enthalten sind – Protonen und Neutronen sind Nukleonen. Um meinen heißgeliebten Teilchenbeschleuniger LAToyA also mit LHC vergleichen zu können, muss ich die Bewegungsenergie pro Nukleon ausrechnen – dafür brauche ich erstmal die Zahl der Nukleonen in meinem Ball. Das allerdings ist recht einfach: Die atomare Masseneinheit „u“ gibt an, wie schwer ein Nukleon ungefähr ist. Effekte wie Bindungsenergie (macht Atomkerne leichter als freie Protonen und Neutronen) oder dass ein Neutron schwerer ist als ein Proton werden bei der atomaren Masseneinheit am Beispiel des Kohlenstoffs schon rausgemittelt – und bei Kunststoffen wie auch ABS machen Kohlenstoffatome meist etwa sechs Siebtel der Masse aus. Damit werden aus meinen 56 Petaelektronenvolt (oder 56.000 Teraelektronenvolt) pro Ball nur 0,06 Mikroelektronvolt pro Nukleon.

Tja, leider wird’s doch nichts mit dem Übertrumpfen des LHC durch LAToyA auf unserem Esstisch. Aber es war ein tolles Gefühl, so lange es währte!

Lego Batmobil [Teil 9]

Anders als das Batmobil aus der 1966er Serie ist dieses hier kein Cabriolet. Beutel Nummer 17 kümmerte sich Hauptsächlich um die geschlossene Fahrgastzelle.  Ein paar Vorbereitungen, um es auch anzubringen, waren auch enthalten, aber hauptsächlich waren im Beutel die Teile des Verdecks.

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Nummer 18 baut das Ganze noch weiter aus; so, dass man es auch ohne Probleme aufmachen kann. Ein wenig noch am Heck und Verkleidung, auch der Innenraum wurde noch ein wenig erweitert.

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Zu den Beuteln 15 und 16.

Wird fortgesetzt…

Ausbaubedürftig

Mein Nennbruder hat mir Light Stax geschenkt. Was Light Stax sind, fragt Ihr? Es sind mit Lego und anderen Klemmbausteinen kompatible Steinchen, die von einem USB-ladbaren Power-Brick mit Strom versorgt werden und durch LEDs in den Steinen leuchten.

Meine Light Stax, die ich von meinem Nennbruder bekommen habe.

Wo wir früher Licht durch 9-Volt-Blockbatterien in großen Kästen hatten, mit ganz spezifischen Steinen, auf denen die Lämpchen obenauf sitzen, kann man die Light Stax überall einbauen. Mehr noch: Der Power-Brick hat nicht nur die Optionen An und Aus, sondern auch akustisch ausgelöste Varianten, ein Blinken und ein Auf- und Abdimmen. Ausbaufähig sind nun aber nicht die Light Stax… sondern was ich damit tue.

Ich habe sie schon an meinem Beschleuniger angebracht. Nur in sehr spezifischen Positionen konnte ich das Ganze so einstellen, dass das Licht nur beim Vorbeirollen einer Kugel kurz durch den Lärm anging. Leider ist das Geräusch des Motors entsprechend laut, dass es sehr schwierig ist, die Light Stax am vom Motor abgewandten Teil des Rings nur vom Geräusch der rollenden Kugeln, nicht aber vom Geräusch des Motors ausgelöst werden. Ich experimentiere noch damit, das Ganze so einzustellen, dass ein netter Effekt mit einem Leuchten immer beim Vorbeirollen der Kugel eintritt und das zuverlässig. Vermutlich werde ich versuchen, das in den Detektor das AddOn zu integrieren – eine Chance wäre zum Beispiel, dass ein Teil des Detektors immer aufleuchtet, wenn eine Kugel durchrollt – und durch den Aufbau des Detektors als Tunnel wäre das Ganze gegen den Schall des Motors isoliert, die Kugel dagegen würde im Tunnel einen Heidenlärm machen – das Mikro müsste natürlich nach innen zeigen.

Allerdings werde ich das erst testen können, wenn ich die Teile für das AddOn bestellt habe. Die Alternative ist das Auf- und Abdimmen für das nächste Projekt zu nutzen – den Forschungsreaktor aus Lego, den ich derzeit plane, der aber ferne Zukunftsmusik ist. Es ist ganz schön krass, wie sehr mich der Beschleuniger und die Light Stax inspirieren!