Fast drei Stunden Präzisionsarbeit: die Adolfiner bei den Messungen im Schülerlabor der Ruhr-Universität Bochum.

Der Quantenphysik auf der Spur

Physik-LK experimentiert im Schülerlabor der Uni Bochum

Am Montag, den 15. Januar 2019, besuchte der Physik-Leistungskurs der Qualifikationsphase 2 in Begleitung ihres Lehrers Tim Herrmann das Alfried Krupp-Schülerlabor an der Ruhr-Universität Bochum. In den Laboren der Universität untersuchten die fünf Adolfinerinnen und zehn Adolfiner den quantenphysikalischen Compton-Effekt, also den Zusammenstoß zwischen Photonen und Elektronen.

Vorbereitet wurde der Besuch durch ein 90-minütiges Schülerreferat, in dem die theoretischen Grundlagen des Compton-Effekts und zwei Methoden zur experimentellen Untersuchung der Wellenlängenverschiebung von Photonen vorgestellt wurden.

Gut vorbereitet machte sich der Kurs also auf den Weg nach Bochum, wo die Schülerinnen und Schüler durch den Leiter des Schülerlabors Torsten Cleve begrüßt wurden. Nach der Strahlenschutzbelehrung und einer Wiederholung der wichtigsten Kenntnisse über radioaktive Strahlung und die Untersuchung von Röntgenstrahlung mit Hilfe der Bragg-Beugung an einem Einkristall, wurden die Röntgengeräte eingeschaltet und mit der Messung begonnen. In einer ersten Messreihe wurde die Absorption von Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge untersucht. Die Ergebnisse dieses Versuches wurden anschließend verwendet, um über die unterschiedliche Absorption der Photonen der Röntgenstrahlung nachzuweisen, dass sich nach der Streuung der Photonen eine Verschiebung der Wellenlänge zeigt. Diese aufwändigen Messungen verlangten von den Schülerinnen und Schüler ein hohes Maß an Präzision und Konzentration über fast drei Stunden. Die Mühe wurde belohnt, alle 3er-Gruppen konnten den Compton-Effekt nachweisen.

Im Anschluss an die Experimente erhielt der Kurs einen Einblick in die Labore der Universität und konnte einem Dozenten des Lehrstuhls für Angewandte Festkörperphysik Fragen zu seinem Forschungsgebiet, zum Physikstudium und zur Arbeit als Forscher an einer Universität stellen. Dabei erfuhren die Schülerinnen und Schüler viele interessante Details über die Forschung an Ultrahochvakuum-Physik, Quantenkaskadenlasern und über die Untersuchung von eindimensionalen Quantendrähten oder nulldimensionalen Quantenpunkten für die Entwicklung von Quantencomputern.

„Der Besuch des Schülerlabors und der Universität war sehr lohnenswert. Die Schülerinnen und Schüler konnten viele aus dem Unterricht bekannte Inhalte wiederholen und direkt im Experiment anwenden. Der Tag ermöglichte einen echten Einblick in den Alltag an einer Universität und die Möglichkeiten, die ein MINT-Studium bietet“, so das Fazit des LK-Lehrers Tim Herrmann.

Text & Fotos: Tim Herrmann.

— [Thomas Kozianka]

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