Am Fingerprint der Atome – mint:pink im DESY-Schülerlabor "physik.begreifen"

12.05.2014

Reingucken gilt nicht. Das wäre ja einfach. Dann wüssten die Nachwuchsforscherinnen zwar genau, wie die zwei Seile in dem verschlossenen Plastikrohr miteinander verbunden sind, aber das wäre mehr Schule als Forschung: „Jetzt werdet ihr genauso behandelt wie Physiker, es tut mir leid, es gibt keine Auflösung“, sagt Karen Ong. Die Leiterin des Schülerlabors „physik.begreifen“ am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) hat an diesem Vormittag 14 Neuntklässlerinnen vom Matthias-Claudius-Gymnasium (MCG) zu Gast. Die wissen schon zur Genüge, wie es ist, wenn ein Lehrer über Falsch und Richtig urteilt. „Aber als Physiker habt ihr niemanden, der sagt, super gemacht, genau richtig.“

Wissenschaft fängt da an, wo Gewissheit aufhört

Neuland betreten, Fragen stellen, Frustrationen aushalten – das mache die Grundlagenforschung aus, „und das machen wir hier am DESY“, betont Ong. Die Modelle über das Innenleben der undurchsichtigen Plastikrohre, das die Mädchen angefertigt haben, sind dafür nur der Einstieg. Ein Einstieg in die Welt der Quanten, die so kompliziert sei, weil uns die Sinne fehlten, um sie wahrzunehmen, so die Physikerin. Die aber bisher nirgendwo widerlegt werden konnte und überall Anwendung findet, im Handy und im Computer beispielsweise: „Keine Angst! Auch wenn man es nicht wirklich versteht, man kann trotzdem damit umgehen.“

Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome

Zeit zum Experimentieren

Genau das tun die Schülerinnen im Quantenlabor von physik.begreifen. Maria und Mareike haben sich den Versuch „Spektralanalyse“ herausgesucht. Dabei schauen sie durch ein optisches Gitter vor einer Edelgaslampe auf leuchtend bunte Farblinien. Ziel ist es herauszufinden, mit welchem Gas die Lampe gefüllt ist. „Wenn Elektronen zwischen Energiezuständen hin- und herspringen, geben sie Energiepakete mit einer ganz bestimmten Farbe ab“, erklärt Physikerin Ong. Rechnet man die Farbabstände und Intensität der Linien, den „Fingerprint der Atome“ aus, kann man darüber das gesuchte Gas bestimmen.

Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome

Voneinander lernen

„Ist doch genial, oder? Ich liebe das“, sagt Mareike, als sie ihre Freundin Melissa durch das optische Gitter schauen lässt. Dann wechselt die 15-Jährige in Melissas Gruppe und lässt sich von Alexandra und Veronika den Versuchsaufbau erklären: Die Schülerinnen haben einen Stromkreis mit einer LED aufgebaut, vermessen, bei welchem Wert diese zu leuchten anfängt, und ihre Messergebnisse in einen Graphen mit den Achsen Strom und Spannung gezeichnet. Auch ein Versuchsaufbau, um den Teilchen-Charakter des Lichtes auf die Spur zu kommen und gleichzeitig das Plancksche Wirkungsquantum zu bestimmen: „Das ist eine Konstante, die man in der Quantenphysik gefunden hat“, erklärt Physikstudentin Alissa, die den Mädchen beim Versuchsaufbau „innerer Photoeffekt“ assistiert. Ohne die Plancksche Konstante kein Quantensprung, lautet die Faustformel, der Melissa, Alexandra und Veronika nachgehen und sich der Konstante bis auf wenige Stellen nach dem Komma annähern. „Dafür, dass ihr nur mit einer LED gemessen habt, ist das Ergebnis super“, lobt Alissa. 

Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome
Am Fingerprint der Atome
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Physik auf die Sprünge geholfen

Auf jeden Fall ganz schön kompliziert und normalerweise ein Experimentierfeld für Oberstufenschüler, wie Laborleiterin Ong erklärt. Nun sind Neuntklässlerinnen gekommen, wenn auch ausgewählte: Es sind Teilnehmerinnen des schulübergreifenden Programms mint:pink, das Mädchen Lust auf Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik, kurz MINT, machen will. „Ich finde die Mädchen sehr offen, das macht richtig Spaß“, lobt Ong. „Das wurde auch sehr gut erklärt“, bedankt sich Mareike. „Ich weiß jetzt, wie ich mit der Sinusfunktion die Wellenlänge bestimmen kann”, sagt Maria. Dass das entstandene Spektralmuster im optischen Gitter zum Heliumgas gehört, weiß die Schülerin jetzt auch. Nur das genaue Innenleben in den grauen Plastikröhren bleibt weiterhin Theorie – und so spannend wie die Physik!

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