Frau StD´ Beate Schuster beim Treffen der Landesbeauftragten 2011 in Kiel

Highlights

„Was machen Sie eigentlich, wenn Sie nächste Woche nicht da sind?“, fragten mich die Schüler meines Leistungskurses Physik, als ich ihnen meine bevorstehende Abwesenheit vom Unterricht mitteilte.

 

Die Internationale Physik-Olympiade

 

Als Landesbeauftragte für die Internationale Physik-Olympiade, kurz IPhO, fahre ich jährlich im Februar zu einem Seminar, bei dem die Aufgaben für die 1. Runde dieses Wettbewerbs diskutiert und ausgewählt werden. Im Mai werden diese Aufgaben an sämtliche Gymnasien und Gesamtschulen in Deutschland versandt und von den Lehrern an interessierte Schüler verteilt, die dann mit der Lösung der Aufgaben beginnen können. Auch Schüler des Sickingen-Gymnasiums Landstuhl haben bereits in den vergangenen Jahren an dieser Auswahlrunde erfolgreich teilgenommen.

 

  • Der weitere Verlauf des Auswahlverfahrens ist wie folgt organisiert:
  • 2. Runde: Umfangreichere Aufgaben zur Bearbeitung zu Hause (~ 300 Teilnehmer)
  • 3. Runde: Seminar in Kiel mit zwei theoretischen und zwei experimentellen Klausuren (~ 50 Teilnehmer)
  • 4. Runde: Seminar am DLR in Göttingen mit Klausuren (~ 15 Teilnehmer)
  • IPhO: Die 5 besten deutschen Teilnehmer treffen auf junge Physiker aus über 80 Ländern weltweit; 2011 findet die Endrunde in Thailand statt, 2012 in Estland.

Bei der IPhO selbst geht es – analog zu dem olympischen Gedanken – darum, beim Lösen physikalischer Probleme sein Bestes zu geben. Die brilliantesten Lösungen werden mit Medaillen ausgezeichnet und die nationalen Teams versuchen stets mit einem guten Mannschaftsergebnis in der Nationenwertung auf die vorderen Plätze zu gelangen. Im Jahr 2010 konnte sich das deutsche Team als fünftbeste Nation weltweit und als erfolgreichste europäische Delegation qualifizieren.

 

Wir als Landesbeauftragte stecken viel Energie und Zeit in den Wettbewerb, da es uns am Herzen liegt, die Fähigkeiten besonders begabter Schülerinnen und Schüler im Fach Physik zu fördern. Aber warum investieren diese Schüler so viel Zeit für das anstrengende Auswahlverfahren? Es sind sicher nicht die attraktiven Preise, die ab der 3. Runde vergeben werden, sondern das Gefühl, das sich einstellt, wenn es nach längerem Knobeln gelungen ist, eine komplizierte „physikalische Nuss“ zu knacken.

 

Weitere Programmpunkte beim Treffen der Landesbeauftragten

 

Neben der Besprechung der Aufgaben der 1. Runde wird in der Regel auch ein Forschungsinstitut besucht. Da die Tagung dieses Jahr in Kiel stattfand, war es naheliegend das dort ansässige Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) zu besichtigen. Bei vielen der aktuellen Fragestellungen in Bezug auf den Klimawandel spielt das Meer eine große Rolle; hier war es interessant zu sehen, wie Teams aus Ozeanographen, Meteorologen, Biologen, Chemikern, Geowissenschaftlern und Physikern gemeinsam an Fragestellungen arbeiten, die aktuelle Probleme betreffen.

 

Der letzte Tag des dreitägigen Seminars war dem Besuch eines der weltweit führenden Beschleunigerzentren gewidmet. Das DESY in Hamburg entwickelt, baut und betreibt große Teilchenbeschleuniger und erforscht damit die Struktur und Entstehung der Materie. Im Folgenden möchte ich exemplarisch erläutern, warum das DESY inzwischen nicht nur für Physiker, sondern für Naturwissenschaftler aller Bereiche zum Anlaufpunkt geworden ist.

 

Das DESY in Hamburg

 

Bis vor wenigen Jahren wurde am DESY vor allem die Substruktur der Atome, also Protonen, Neutronen und deren Bestandteile, die Quarks, untersucht. Vor allem bei letzteren wurden für die Teilchenphysik wertvolle Beiträge geleistet. Die dazu verwendeten Beschleuniger und Speicherringe werden heute aber größtenteils „zweckentfremdet“ eingesetzt. Teilchen bei hohen Geschwindigkeiten geben Röntgenstrahlung ab, ein früher unerwünschter Effekt, den sich aber heute verschiedenste Forschergruppen von Medizinern bis Materialforschern zunutze machen: Für deren Forschung ist es notwendig, kleine Strukturen räumlich präzise aufzulösen. Eine fundamentale Beschränkung stellt die Wellenlänge des verwendeten Lichts dar: Mit sichtbarem Licht, das eine Wellenlänge im Bereich von 400nm bis 700nm hat, lassen sich bestenfalls Strukturen dieser Größe auflösen. Mit dem Röntgenlicht, das der Speicherring Petra III am DESY zur Verfügung stellt und das eine bis zu 100fach kleinere Wellenlänge hat, können Wissenschaftler dementsprechend ihre Forschungsobjekte viel genauer untersuchen.

 

Damit aber nicht genug. Für manche Anwendungen reicht „normales“ Licht nicht aus, sondern man benötigt einen Laser, z.B. in der hochauflösenden Mikroskopie. Die Schwierigkeit, solche Laser zu bauen, nimmt jedoch zu kleineren Wellenlängen hin zu (daher gibt es beispielsweise auch schon lange rote Laserpointer und erst seit wenigen Jahren grüne). Nach langer Entwicklungsarbeit ist es am DESY gelungen, mithilfe des sogenannten freien Elektronen-Lasers FLASH Röntgen-Laser-Licht mit einer Wellenlänge von 4nm zu erzeugen (1 Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters).  Die Entwicklung ist aber hier noch lange nicht zu Ende: Da für verschiedene Anwendungen Wellenlängen bis zu 2,3 nm notwendig sind, wird schon ein neuer Laser, der XFEL, gebaut, der diesen Rekord brechen soll. Einen Eindruck über die Leistungsfähigkeit der Anlagen bekommt man, setzt man deren 3,4 km Gesamtlänge in Relation zu den Dimensionen eines handelsüblichen Laserpointers.

 

Wer diese faszinierenden „Wissenschaftsmaschinen“ selbst vor Ort erleben will, kann als Besucher oder Praktikant das Forschungsinstitut besuchen: DESY bietet Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, mehrwöchige Praktika in den technischen Werkstätten und den Forschungsgruppen zu absolvieren. Ich würde mich freuen, wenn Schülerinnen und Schüler unseres Gymnasiums dieses Angebot nutzen. Für diesbezügliche Beratung und Rückfragen stehe ich gerne zur Verfügung.

 

Beate Schuster, im Februar 2011

 

 

Lust auf mehr Informationen?

www.ipho.info: Aktuelle Informationen zur Physik-Olympiade

www.desy.de: Das Hamburger Forschungszentrum stellt sich vor

oder wenden Sie sich direkt an Frau Schuster