Physik in der Praxis: Besuch des Zyklotrons an der Hochschule Coburg
Teilchenbeschleuniger kennt man normalerweise nur aus dem Unterricht oder aus Dokumentationen. Umso spannender ist es, einmal einen echten aus der Nähe zu sehen. Am 12. und am 19. März machten sich deshalb der Leistungs- und der Grundkurs Physik des Gymnasiums Burgkunstadt mit dem Zug auf den Weg zur Hochschule Coburg. Begleitet von Herrn Karl und Herrn Öhrlein erwartete sie dort ein spannendes Programm rund um die moderne Teilchenphysik.
Nach einer freundlichen Begrüßung vom Projektleiter Herrn Christian Wolf klärte dieser die Schülerinnen und Schüler über die Grundlagen der Teilchenphysik auf. Mit einem interessanten Einblick in die Geschichte der Physik, welcher vom bekannten Streuversuch von Rutherford, bei dem erstmals wichtige Erkenntnisse über den Aufbau des Atoms gewonnen wurden, bis zur modernen Forschung reichte, lernten die Schülerinnen und Schüler das wissenschaftliche Fundament kennen. Sie erfuhren, wie Physiker heute subatomare Strukturen untersuchen, neue Teilchen erzeugen und so versuchen, mehr über das Universum herauszufinden.
Auch wenn die Inhalte auf den ersten Blick sehr anspruchsvoll erschienen, stellte sich schnell heraus, dass viele Aspekte bereits im Unterricht behandelt worden waren. Dadurch konnten zahlreiche Kursteilnehmer ihr Wissen einbringen und den Erklärungen gut folgen.
Besonders interessant war natürlich das Zyklotron selbst. Dabei handelt es sich um einen Teilchenbeschleuniger, in dem geladene Teilchen durch elektrische Felder immer weiter beschleunigt werden, während ein starkes Magnetfeld dafür sorgt, dass sie sich auf einer Kreisbahn bewegen. So erreichen die Teilchen sehr hohe Geschwindigkeiten und können für Experimente genutzt werden. Äußerst anschaulich und mit großer Begeisterung ermöglichte Herr Wolf den Teilnehmern anhand seines selbstgebauten Zyklotrons einen genaueren Einblick in den Aufbau der Anlage.
Ein weiterer Höhepunkt der Exkursion war das Rasterelektronenmikroskop, welches den Schülerinnen und Schülern von Herrn Dorn präsentiert wurde. Mit solch einem Gerät können Objekte bis zu mehrere tausend Mal vergrößert werden, also weit mehr, als es ein normales Lichtmikroskop je könnte. Statt Licht werden Elektronen genutzt, die auf die Oberfläche des Objekts treffen und dabei Signale erzeugen, aus denen ein sehr detailliertes Bild entsteht. So konnten die Schülerinnen und Schüler zum Beispiel einen Schmetterlingsflügel so stark vergrößern, so dass man winzig kleine Strukturen erkennen konnte, die mit bloßem Auge überhaupt nicht sichtbar sind.
Zum Abschluss erhielten die Teilnehmer die einmalige Möglichkeit, selbst ein praktisches Experiment am Zyklotron durchzuführen. Dabei wurde ein Ionenstrahl erzeugt und analysiert, wobei sowohl der Einfluss eines Targets als auch die Eigenschaften des Strahls ohne Target untersucht wurden. Ziel war es, die spezifische Ladung der Teilchen zu bestimmen und die Teilchenarten zu identifizieren. Das Experiment wurde dabei professionell mit entsprechender Software ausgewertet, sodass die theoretischen Konzepte des Zyklotrons praxisnah angewendet und konkrete Messergebnisse berechnet werden konnten.
Annalena Dinkel, P12