Von Nebelkammer bis Gamma-Quanten
Physik Leistungskurs untersucht die Geheimnisse der Materie
Am Mittwoch den 15.01.2025 erlebte der Physik Leistungskurs der Bischof-Neumann-Schule unter der Leitung von Frau Blaschke einen Tag voller wissenschaftlicher Entdeckungen und spannender Experimente im "Expert-Labor" der Universität Frankfurt. Die Schülerinnen und Schüler arbeiteten in Dreiergruppen an verschiedenen Experimenten und sammelten dabei wertvolle praktische Erfahrungen. Zu diesen praktischen Erfahrungen gehörte, wie auch oft im Unterricht der Schule, dass Experimente trotz guter Vorbereitung nicht immer direkt so funktionieren wie erwartet und sich die Suche nach dem Fehler als anstrengend aber überaus lehrreich erweisen kann. Fehler als Lernchance zu begreifen ist für die eigene Weiterentwicklung von hohem Wert.
Eine der Gruppen beschäftigte sich mit dem Bau einer Nebelkammer, in der sie verschiedene Teilchen wie Protonen, Alpha-Teilchen, Elektronen, Myonen und Photonen nachwiesen. Durch die Beobachtung der Spuren dieser Teilchen in der Nebelkammer konnten die Schülerinnen und Schüler tiefer in die Welt der Teilchenphysik eintauchen.Besondere Freude machte es dabei, die Apparatur mit Hilfe von Trockeneis auf eine Temperatur von etwa -22°C über einen langen Zeitraum herunterzukühlen.
Eine andere Gruppe bestimmte die Reichweite von Alpha-Teilchen und untersuchte, in welcher Entfernung diese Teilchen die meiste Energie abgeben. Diese Erkenntnisse sind besonders wichtig für die Anwendung in der Medizin, beispielsweise bei der Behandlung von Krebs, um Tumore möglichst präzise zu treffen und effektiv zu zerstören.
Eine weitere Gruppe widmete sich der Bestimmung der Halbwertszeit eines radioaktiven Stoffes mithilfe einer Ionisationskammer. Durch genaue Messungen konnten die Schülerinnen und Schüler nachvollziehen, wie sich radioaktive Substanzen im Laufe der Zeit abbauen.
Die vierte Gruppe stellte mit Hilfe eines Germanium-Detektors Messungen zur Aktivität natürlicher radioaktiver Substanzen an. Dazu gehörten auch handelsübliche getrocknete Pilze aus Weißrussland, die eine natürliche Radioaktivität aufweisen. Diese Experimente zeigten den Schülerinnen und Schülern, wie Radioaktivität im Alltag vorkommt und gemessen werden kann.
Die letzte Gruppe konzentrierte sich auf die Entstehung von Gamma-Quanten, die entstehen, wenn sich ein Positron und ein Elektron gegenseitig auslöschen und ihre Masse in Form von Energie umwandeln. Dieses Experiment verdeutlichte den Schülerinnen und Schülern die faszinierenden Prozesse der Teilchenannihilation und Energieumwandlung.
Neben den Experimenten erhielten die Schülerinnen und Schüler eine Führung durch das Gebäude der Physik. Besonders beeindruckend war die Funkenkammer zum Nachweis von Myonen, die anschaulich erklärt wurde. Darüber hinaus durften die Schülerinnen und Schüler einen Blick in die Experimentierhalle der Kernphysik werfen, wo ihnen aktuelle Forschungsprojekte und Experimente vorgestellt wurden. Viele Apparaturen müssen in der Physik dauerhaft gekühlt werden. Die Universität hat dafür einen großen Tank flüssigen Stickstoffs. Die Gruppe durfte dabei sein, als der flüssige Stickstoff zum Nachfüllen abgeholt wurde. Dabei verdunstet und kondensiert der Stickstoff sehr schnell und erzeugt dabei auf dem Boden einen kalten Nebel.
Der Ausflug in das "Expert-Labor" der Universität Frankfurt war für den Physik Leistungskurs eine einzigartige Gelegenheit, theoretisches Wissen in die Praxis umzusetzen und hautnah wissenschaftliche Forschung zu erleben. Die Schülerinnen und Schüler kehrten mit neuen Erkenntnissen zurück. Im Unterricht wurden die Ergebnisse teilweise noch abschließend ausgewertet und im Plenum den anderen Gruppen präsentiert, sodass der gesamte Kurs einen Eindruck bekam, womit sich die anderen beschäftigt hatten.