Startseite | Suchen | Inhalt | Kontakt | Aktuell | Termine | Newsletter | presse | fronter . 

Die Physik-Begabtenförderung bei der Herbstakademie Physik der Universität Bonn

Die Fachgruppe Physik/Astronomie der Universität Bonn veranstaltet jedes Jahr für die Jahrgänge 9 und 10 der umliegenden Schulen die Herbstakademie Physik. Die Schüler der Physik-Begabtenförderung an der Gesamtschule Hennef sind zwar alle aus der 7. Jahrgangsstufe, aber wir wollten unbedingt hin. Und so haben der Lehrer Herr Wentz und seine Frau alles in Bewegung gesetzt, damit wir teilnehmen können.

An dieser Stelle herzliches Dankeschön an Mitarbeiter der Fachgruppe, die das möglich gemacht haben!

Eigentlich gibt es im 1. Halbjahr 2003 offiziell keine Begabtenförderung Physik, da Herrn Wentz keine Stunden mehr hat. Aber dank dem Engagement aller Beteiligten sehen wir uns zwar nicht regelmäßig, aber ab und zu und erst recht, wenn etwas besonderes wie die Herbstakademie statt findet.

So kam es, dass wir uns am Samstag, 15.11.2003 im Wolfgang-Paul-Hörsaal trafen. Außer Herrn und Frau Wentz begleitete Herr Furmann die Schüler Pauline Junker, Janina Eimmermacher, Jörn Friedrichs, Thomas Furmann, Bastian Müller-Grote, Christian Schreiber, Alexander Efa, Hendrik Langnickel und seinen Freund Basti.

Herr Remmer Meyer-Fennekohl, Organisator der Herbstakademie Physik, begrüßte uns. Zuerst erwartete uns ein Vortrag von Professor Paul, der aber nicht mit dem Namensgeber des Hörsaals verwandt oder verschwägert ist. Der abwechslungsreiche Vortrag mit 17 (!) tollen Versuchen sollte anschaulich die Frage klären, ob man Strom sehen kann. Bei so vielen Experimenten kam es schon mal vor, dass Herr Paul sich mehr auf besonders verständliche Erklärungen konzentriert hatte und die Reihenfolge nicht so recht beachten wollte. Dann war es schon hilfreich, dass Herr Kortmann, physikalischer Assistent und die gute Seele im Hintergrund, aufgepasst hatte und das nächste Experiment vorbereitet hatte.

Wir sind von Strom abhängig. Das merken wir aber erst, wenn der Strom ausfällt, wie kürzlich in den USA und auch in Europa passiert. Wie können wir denn jetzt dieses ominöse Phänomen Strom sichtbar machen. Ein einfacher Versuch, den wahrscheinlich jeder Schüler in der einen oder anderen Variante kennen lernt, braucht ein Katzenfell, einen Plastikstab und einen Alukegel an einem Faden aufgehängt. Reibt man den Plastikstab mit dem Katzenfell und hält ihn in die Nähe des Alukegels, zieht er den Kegel zunächst an. Nach Berührung der beiden stößt der Stab den Kegel plötzlich ab. Was ist passiert? Wir haben Reibungselekrizität hergestellt und ihre Wirkung auf Gegenstände kennen gelernt.

Prof. Paul demonstrierte mit einem alten Polyesterpulli seines Vorgängers, dass Ladung vom Pulli auf die Haut übergehen kann, die man mit einem Messgerät dann sichtbar machen kann. Das Phänomen kennen wir alle, wenn wir an der Autotüre oder an einem Metallgriff eine gewischt kriegen. Strom gesehen, haben wir immer noch nicht – nur seine Auswirkungen gefühlt.

Nun wollen wir klären, was Influenz ist. Man stelle sich einen negativ geladenen Gegenstand vor, auf dem sich die Elektronen drängeln und sich aneinander quetschen. Auf der anderen Seite habe ich einen Metallstab mit normaler Ladungsverteilung. Wenn ich nun den Gegenstand einem Ende des Metallstab zeige – nur zeigen reicht schon – kriegen die Elektronen dort einen derartigen Schreck, dass sie von diesem Ende des Metallstabs ans andere Ende flüchten. So habe ich an dem Ende, der auf den negativ geladenen Gegenstand zeigt einen Elektronenmangel, das Ende ist also positiv geladen. Am anderen Ende, wo sich die Elektronen sammeln, ist der Metallstab negativ geladen. Ist doch einfach, oder?

Einen Ausflug in die – zumindest für manche Leute – lustige Geschichte der Elektrizität führt uns nach Frankreich unter Ludwig XV. Der hat in Behältern Ladung gesammelt. Dann mussten sich 180 Soldaten, die natürlich von nichts einen Ahnung hatten, sich an den Händen fassen. An jeder Seite der Soldatenschlange fasste ein armer Teufel an das Influenzgerät. Die adeligen Leute erfreuten sich dann an dem gleichzeitigen Gehopse der erschreckten Soldaten.
Mit Influenz kann man aber auch harmlose Experimente machen und kleine Motoren antreiben. Danach zeigte Professor Paul die geräuschvolleren und von sichtbarerer Energieentladung begleitete Experimente bis hin zum Faradayschen Käfig. Ein mutiger Eric aus Wermelskirchen stellte sich als Versuchskaninchen zur Verfügung. Das Experiment soll beweisen, dass man in einem Käfig - im reellen Leben entspräche er dem Auto - am sichersten ist vor Blitzen bei Gewitter. Einige zigtausend Volt zischten an Eric vorbei, der nach Abschluss des Experimentes unbeschadet aus dem Käfig heraus kroch.

Wusstet ihr, dass man mit schwachem elektrischen Strom eine Kerze auspusten und mit starkem die Kerze wieder anzünden kann? Leuchtstoffröhren, Gasentladungsröhren inklusive der Ablenkung durch Magnete wurde vorgeführt. Aber Strom gesehen haben wir immer noch nicht! Das ist aber auch schwer. Wenn man sich vorstellt, dass ein Elektron so unendlich klein ist. Das Verhältnis zwischen Atom und seinem Elektron, dass es umkreist ist ungefähr ein Verhältnis wie ein Centstück zur Erde. Das ist auch der Grund, weshalb wir Strom direkt nie sehen werden, sondern immer nur seine Auswirkungen auf unsere Welt.

Puh, jetzt hatten wir 1½ Stunden am Stück aufgepasst, um ja nichts zu verpassen, denn Das wäre auch zu schade gewesen. Da kam die Viertelstunde Pause gerade recht und schon ging der nächste Vortrag los. Nun erzählte uns Professor Weinheimer spannendes über moderne Physik. Moderne Physik beschäftigt sich gerne mit diesen seltsamen Neutrinos. Um das zu verstehen muss man vorher etwas weiter ausholen.

Ein Atom besteht aus Atomkern und den Elektronen, die darum "kreisen". So ein Atomkern besteht wiederum aus Neutronen und Protonen. Neutronen und Protonen bestehen jeweils aus drei Quarks. Das Problem ist hier, von bestehen zu sprechen, weil da die Begriffe Masse, Energie und Materie erst mal geklärt werden müssen. Und schon sind wir mitten drin in der Kernphysik. Das Modell der Teilchenphysik ist in den letzten Jahrzehnten immer wieder korrigiert worden. Als man Neutrinos noch nicht kannte, passte das alles nicht so recht zusammen. Irgendwas fehlte. Nun kennt man Neutrinos, weiß aber nicht so recht, was das überhaupt ist. Mittlerweile nimmt man drei Neutrinosorten an. Und man behauptet heute sogar, dass sie Masse haben. Das ist richtig revolutionär! Und wenn man dann bedenkt, dass uns die Sonne mit ca. 65 Milliarden Neutrinos pro Sekunde und cm² beschießt, könnte man direkt Angst kriegen. Das ist aber halb so wild. Die Dinger schaden uns nicht.

Das sind für Physiker wirklich weltbewegende Dinge. Doch obwohl Herr Professor Weinheimer wirklich verständlich und spannend geredet hatte und man ihm seine Begeisterung deutlich ansehen konnte, waren die manchmal sehr theoretischen Grundlagen doch ein wenig zu schwer für unsere Schüler der 7. Klasse.

Wir gingen nach dem Vortrag zu den anderen wichtigen Dingen des Lebens über: Essen! Leider konnten wir nicht wie geplant in die Mensa, denn die hat ja auch mal Wochenende! Herr Wentz spendierte den Schülern Brötchen. Das reichte einigen Pappenheimern nicht, die sich dann noch Pommes und Döner organisierten. Derart gestärkt konnten wir den Nachmittag angehen.

Da unsere Gruppe wegen der Altersstufe aus dem Rahmen fiel, bekamen wir einen Sonderführung für uns ganz alleine. Herr Eversheim vom Institut für Strahlen- und Kernphysik nahm sich unserer Schüler an. Wir gingen zusammen in einen kleinen Seminarraum des Instituts, wo auch schon zwei fleißige Helfer, Physikassistenten aus Indien, bereit standen.

Wir wiederholten noch einmal kurz die Sache mit Atom, Atomkern und Elektronen. Herr Eversheim erklärte die Größenverhältnisse am Kölner Dom. Wenn man um den Kölner Dom herum einen Kreis zeichnet, so dass er bequem reinpasst, hat man ungefähr die Bahnen der Elektronen. Legt man in diesen Kreis einen Kirschkern, entspräche das ungefähr der Größe des Atomkerns.

Was ist nun ein Elektron? Der Name hat etwas mit Bernstein zu tun. Das kommt aus der Antike. Dort hat man gemerkt, dass Bernstein Staub anzieht, wenn man ihn reibt - der Horror einer jeden Hausfrau.

Über das chemische Elementesystem mit seinen stabilen und instabilen Stoffen kamen wir zu der Frage: Was ist Halbwertzeit? Die Antwort ist nicht leicht zu verstehen. Stell Dir vor da ist ein Stoff und nach einer Minute ist nur noch die Hälfte da! Stimmt, geht mir abends mit der Schokolade vorm Fernseher auch immer so!

Noch einmal bekamen wir das Experiment mit Stab und Kugel am Faden zu sehen, nur das das Hemd von Herrn Eversheim das Katzenfell ersetzte. 

Ein weiterer Ausflug in die Geschichte präsentierte ein Kind an mehreren Seilen aufgehängt. Dann ließ man eine Kugel an seinen Füßen schnell rotieren, was ja die bereits bekannte Reibungselektrizität produziert. Dann machten sich andere Kinder einen Gaudi daraus, das aufgeladene Kind anzufassen. Das macht den bekannten "Witscher", den wir beim Griff an die Autotüre eigentlich vermeiden wollen. Die Leute damals fanden das anscheinend witzig!

Endlich haben wir auch verstanden, wie beim Gewitter die Blitze entstehen. Ist eigentlich ganz logisch. Gewitter entstehen immer, wenn warme, feuchte Luft auf kalte Luft trifft. Die warme Luft steigt immer nach oben. Beim Aufsteigen kühlt sie ab und das Wasser wird zu Eis. Irgendwann ist das Eis zu schwer und sinkt wieder nach unten. Und so gibt es in Gewitterwolken zwei Flussrichtungen: die der warmen feuchten Luft nach oben, und die des Eises nach unten. Und was entsteht? Richtig: die bekannte Reibungselektrizität. Es gibt übrigens drei Arten Blitze: die von einer Wolke zur Erde, das umgekehrte von Erde zu Wolke und die häufigsten Blitze sind innerhalb von Wolken.

Herr Eversheim hat uns mit allerlei magnetischen und nichtmagnetischen Materialien vertraut gemacht. Es gibt eigentlich nur drei Materialien, die magnetisch sind: Eisen, Kobalt und Nickel. Verblüfft haben uns zwei winzig kleine, aber sehr wirkungsvolle Magnete. Der erste Eindruck war: „Och wie süß!“ Wenn man die Dinger aber partout nicht auseinander bekommt, oder nur die Starken unter uns, dann guckt man die Dinger doch mit mehr Respekt an.

Überhaupt waren die Experimente zum Anfassen und Ausprobieren spannend. Ihre Kraft konnten Schüler und Erwachsene an einer seltsamen Konstruktion erproben. Herr Eversheim hatte einen alten Schleifstein mit einer Lichtmaschine aus dem Auto kombiniert und vier Glühbirnen angeschlossen. Man konnte an einer Kurbel drehen und erzeugte so Strom. Nach und nach wurden die Glühbirnen angeschaltet und spätestens bei der vierten ging der Hebel so schwer zu drehen, dass selbst die stärksten aufgaben.

Wir haben im Keller des Instituts den Vorraum zum Teilchenbeschleuniger besichtigt. Alleine die Vielzahl der Geräte, kilometerweise Kabel und unüberschaubare Schaltermengen war beeindruckend. Leider durften wir den Teilchenbeschleuniger selbst nicht betreten. Das ist erst ab dem 16. Lebensjahr vom Gesetzgeber erlaubt.

Weder Redner noch Zuhörer bekamen genug und wir haben uns direkt zum nächsten Treffen verabredet. Wir kamen gut eine Viertelstunde zu spät zu den Eltern, die uns abholten. Ich weiß nicht wie es den anderen ging, aber ich bin danach völlig platt ins Bett gefallen. Das war ein langer, spannender Tag. Herzlichen Dank an alle, die ihn uns ermöglicht haben, besonders den Professoren und Assistenten der Universität Bonn, den Eltern, die uns hin und her gefahren haben und auch den Pfarrern, die den Konfirmantenunterricht an diesem Samstag erlassen haben.
(Ingo Wentz)

zurück