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LEIBNIZ-GYMNASIUM

ALTDORF

NATURWISSENSCHAFTLICH-TECHNOLOGISCHES UND SPRACHLICHES GYMNASIUM

Physik

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Exkursion Biophysik

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Mit Titanen in den Mikrokosmos vorstoßen - diese Utopie wurde für einen Biophysikkurs des Altdorfer Leibniz-Gymnasium Wirklichkeit. Mit ihrem Lehrer Michael Gleiß besuchten die Schüler den Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften der Universität Erlangen, um Einblick in die Funktionsweise von Elektronenmikroskopen zu bekommen.

Die Lehrstuhlmitarbeiterin Dipl. Ing. Stefanie Spallek erklärte den Schülern zunächst das Ziel eines aktuellen Forschungsprojekts. In diesem nutzen die Erlanger Forscher unter ein Transelektronenmikroskop (TEM), da es diese Mikroskopart ermöglicht, bis auf atomare Ebene aufzulösen. Ihre Arbeitsgruppe Leitung von Prof. Dr. Erdmann Spiecker beschäftigt sich aktuell mit Verfahren der Elektronenmikroskopie zur mikroskopischen Untersuchung von Materialien bis in den Bereich atomarer Auflösung. Ziel der Forscher ist es, zu einem Verständnis der Zusammenhänge zwischen Herstellung und Struktur von Materialien einerseits sowie zwischen Materialstruktur und Materialeigenschaften andererseits beizutragen. Das spezielle Interesse der Erlanger gilt dabei der Untersuchung von Funktionsmaterialien, Nanostrukturen, Grenzflächen und dünnen Festkörperfilmen. Ein weiteres Ziel der Forscher ist es, TEM-Untersuchungen von Nanopartikeln für druckbare Elektronikanwendungen nutzbar zu machen.

Nach der theoretischen Einführung durften die Schüler einen Blick auf einen Riesen dieser verborgenen Miniaturwelt werfen, das „Titan 3“. Stefanie Spallek: „Das Titan 3 ist unser modernstes Gerät. Es gehört zur Elite der Transelektronenmikroskope, ist rund vier Meter hoch, steht auf einer erschütterungsfreien Plattform aus Stahlbeton in einem eigens klimatisierten Raum. Das Ergebnis: Es erreicht eine räumliche Auflösung von 0,1 Nanometern. Wäre ein Fußball einen Nanometer groß, dann hätte die Erde einen Durchmesser von etwa einem Meter.“ Die Altdorfer Schüler hatten das Glück, dass Titan 3 wegen Wartungsarbeiten geöffnet war, so dass die Jugendlichen sogar sein Innenleben bestaunen konnten. Stefanie Spallek wies die Leibnizianer in die Prinzipien der Präparation ein – gewusst wie kann Titan 3 sowohl Metalle als auch organische Substanzen darstellen. Damit die Nachwuchswissenschaftler auch einen „Einblick“ in die Welt der sehr kleinen Dinge bekamen, nahm Frau Spallek einen kleinen Bruder des Titan 3 in Betrieb und zeigte mit ihm den Aufbau von Alu-Folie.

 

Text: Christof Böhm, Foto: Michael Gleiß

Physik mit Dr. Faust und Dr. Higgs

Schüler des Leibniz-Gymnasiums auf der Suche nach dem Higgs-Boson

 

Dass Physik fesselnd sein kann und Licht ins Dunkel unseres Daseins bringen kann, versuchte ein Team des Lehrstuhls Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Schülern des Leibniz-Gymnasiums nahezubringen. Was die Welt im Innersten zusammenhält – die Teilchenphysik kennt die Antwort fast, nur das Higgs-Boson muss noch nachgewiesen werden. Die Suche nach diesem letzten Teilchen des Standardmodells stand im Mittelpunkt der Veranstaltung Masterclasses Physics. Mit diesem Projekt will das Netzwerk Teilchenwelt interessierte und talentierte Schüler für aktuelle Forschungsgebiete der Physik begeistern.

Die Physikerinnen Dr. Kathrin Valerius und Sabine Häffner führten die Leibniz-Schüler in die Welt der Bosonen, Quarks und Antiquarks ein. Standen diese zu Beginn der Veranstaltung noch wie Hieroglyphen im Raum, entwickelten sie sich am Ende zu geläufigem Vokabular für die Zehnt- bis Zwölfklässler des Leibniz-Gymnasiums. Außerdem vermögen die Schüler nun die Frage zu beantworten, die den goetheschen Faust in tiefe Depressionen stürzte: Was hält die Welt im Innersten zusammen? Dass es sich dabei um Quarks und Bosonen handelt, die in jedem Proton vorhanden sind, hätte Faust zwar bestimmt interessiert - gerettet hätte es ihn wohl aber auch nicht.

Die knapp 30 Schüler durften in einem praktischen Teil der Masterclass Originaldaten des LHC (Large Hadron Collider), einem Teilchenbeschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf, auswerten. Das fesselte die Physikbegeisterten und ermöglichte allen einen einmaligen und sehr realitätsnahen Einblick in die Tätigkeitsfelder eines Physikers. Anhand von Querschnitten aus dem Teilchenbeschleuniger konnten die Schüler dem wohl aktuellsten physikalischen Problem selbst nachgehen: Sie begaben sich auf die Suche nach den einzigen noch nicht experimentell nachgewiesenen Teilchen – dem Higgs-Boson. Eifrig analysierten die Leibniz-Schüler hierbei die Folgen der Protonenkollisionen, die durch Beschleunigen der Protonen auf über 99% der Lichtgeschwindigkeit im Teilchenbeschleuniger und anschließendes Aufeinanderlenken der beiden Teilchen hervorgerufen wird.

Tausend solcher, in der Vergangenheit tatsächlich durchgeführter und schon bearbeiteter Kollisionen wurden von den Schülern in fleißiger Arbeit ausgewertet. Das Ergebnis dabei war mehr als positiv, denn die Leibnizianer entpuppten sich als talentierte Higgs-Bosonen-Entdecker, indem alle in den tausend Versuchen vorhandenen Higgs-Teilchen von den Schülern richtig identifiziert wurden. Bei einem abschließenden Quiz zur Wissenssicherung konnte sich vor allem Sebastian Ziegler hervortun, der alle Fragen fehlerfrei beantwortete und dafür mit einem Physikbuch belohnt wurde.

Philipp Bitzenbauer, einer der teilnehmenden Schüler: „Für mich war es ein erkenntnisreicher Tag mit vielen neuen Eindrücken und Erfahrungen, die für alle Teilnehmer eine Bereicherung darstellen dürften. Außerdem sind viele von uns, die schon zuvor mit einem Physikstudium geliebäugelt hatten, vollends überzeugt worden. Und wenn nicht, dann wissen sie nun immerhin, was die Welt im Innersten zusammenhält - und das kann ja wahrlich nicht jeder von sich behaupten“.

 

Text: Philipp Bitzenbauer, Fotos: Christof Böhm, Wolfgang Locke

TEchnik zum Anfassen

  • Technik und Physik zum Anfassen für Mädchen in der 8.-12. Jahrgangsstufe gibt es in der letzten Sommerferienwoche vom 5.-9. September beim 13. "Erlanger Mädchen und Technik Praktikum" in Erlangen. An diesen Tagen könnt Ihr neben einer Parfüm- und Gesichtsanalyse noch 39 andere Versuche in der Technischen Fakultät oder im Fraunhofer-Institut ausprobieren.
    Anmeldung bis 10. Juni unter www.maedchen-technik.de
    Zeitgleich findet an der Technischen Fakultät ein allgemeines "Jugend und Technik Praktikum" statt, das auch für Jungs offensteht.

Hier finden Sie Näheres zum Thema "Technik-Camps"

TEchnik Camps.....

... Für JungEn

... Für Mädchen

Du findest Technik spannend? Du denkst über eine technische Berufsausbildung nach? Du bist ein Junge und besuchst gerade die 7. oder 8. Klasse einer bayerischen Schule? Wenn du Lust hast, ein technisches Projekt zu planen und umzusetzen und dabei zu überprüfen, welche Stärken

Hast du Lust, die spannende Welt der Technik kennen zu lernen? Willst du gleichzeitig Spiel, Spaß und Abenteuer erleben? Bist du ein Mädchen zwischen 12 und 14 Jahren? Dann hast du jetzt die Möglichkeit, an einem „Mädchen für Technik-Camp“teilzunehmen!

du für einen technischen Beruf mitbringst, dann bist du bei den Technik-Checkern genau richtig!

mehr Informationen und Online-Anmeldung unter www.tezba.de

Im Camp lernst du ein bayerisches Unternehmen näher kennen und kannst dort eine Woche lang konstruieren, sägen, bohren, löten oder am PC arbeiten. Ausbilder und Auszubildende unterstützen dich bei deinem Projekt. Und am Ende der Woche kannst du dein Werkstück mit nach Hause nehmen!

Du übernachtest gemeinsam mit den anderen Teilnehmerinnen in einer Jugendherberge oder Pension. Am Abend sorgt unser Freizeitprogramm für jede Menge Spaß und Abwechslung. Du beobachtest den Himmel von einer Sternwarte aus, gehst schwimmen oder machst eine Nachtwanderung. Am letzten Tag des Camps präsentierst du zusammen mit den anderen Mädchen vor Unternehmensvertretern, Eltern, Presse und Gästen, was du

diese Woche Tolles erlebt hast.

 

mehr Informationen und Online-Anmeldung unter www.tezba.de