Physik unter der Erde hautnah erlebt

Einen überaus lohnenden und billigend in Kauf genommenen Abstieg in den Untergrund, der ihnen das Fach Physik angesichts des nicht alltäglichen Lernorts noch anschaulicher machte, unternahm kurz vor Ferienbeginn (20.06.2016) der Oberstufenkurs Physik von StD Dirk Graevenitz: Anlässlich einer Exkursion zum Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) nach Hamburg bot sich ihnen die Besuchern nicht allzu oft gewährte Möglichkeit, den stillgelegten Teilchenbeschleuniger HERA zu besichtigen und 30 Meter unter der Erde wissenschaftliche Forschung eindrucksvoll und hautnah erleben zu können.

Die unlängst von uns in der Hansestadt besuchte Forschungseinrichtung DESY kann zu den modernsten und führenden Beschleunigerzentren auf der Welt gezählt werden. Im Vordergrund stehen dabei Forschungen über die Kleinstteilchen im Kosmos, über neuartige Nanowerkstoffe, über Prozesse in Biomolekülen sowie über die Erzeugung des stärksten Röntgenlichtes. Diese Strahlung kann eingesetzt werden, um die Prozesse in Biomolekülen zu eruieren. Aufgrund der sehr guten und modernen Ausrüstung dieser Forschungs- und Entwicklungseinrichtung arbeiten dort pro Jahr rund 3000 externe Forscherinnen und Forscher aus etwa 40 Nationen. Darüber hinaus gibt es enge Kooperationen mit den Hamburger Universitäten.

Unsere Exkursion begann mit einem sehr umfangreichen und spannenden Vortrag, in dem zunächst das Deutsche Elektronen-Synchrotron vorgestellt und die physikalischen Hintergründe der dort ablaufenden Experimente anschaulich erklärt wurden. Besonders interessant waren Erläuterungen zum aktuellen Erkenntnisstand über den Aufbau der Atomkerne. So wurde uns die Gelegenheit gegeben, bereits einen Ausblick auf die Quantenphysik, die im 12. Schuljahr Bestandteil des Unterrichtes sein wird, zu erhalten. Wir müssen allerdings eingestehen, dass einige dieser Kernbausteine Eigenschaften besitzen, die über unsere bisherige Vorstellungskraft hinausgehen. Als Beispiel hierfür kann genannt werden, dass offenbar Energie und Masse nach der berühmten Formel von Albert Einstein E = mc2  Daseinsformen der Materie sind, die sich ineinander umwandeln können.

Anschließend wurde unserem Kurs bei einem Rundgang über das DESY-Gelände auch die Gelegenheit geboten, den bereits stillgelegten Teilchenbeschleuniger HERA zu besichtigen. Dafür mussten wir zunächst 30 Meter unter die Erde fahren. Die Besichtigung eines Beschleunigers ist deswegen so ein besonderes Privileg, weil die meisten Teilchenbeschleuniger auf der Welt in der Regel Besuchern nicht zugänglich sind, da dort Tag und Nacht experimentiert und in der Nähe der Teilchenbahnen z.T. gesundheitsschädliche Strahlung ausgesendet wird.

Bei der Besichtigung konnten wir uns dann einen umfassenden Überblick über den Aufbau eines Beschleunigers verschaffen. So gibt es in einem Beschleuniger immer gerade Teilstrecken, auf denen die Teilchen beschleunigt werden, und wiederum kreisförmige Abschnitte, um die Teilchen auf eine geschlossene Bahn zu bringen, auf der die Teilchen von Runde zu Runde immer weiter beschleunigt werden, bis nahezu die Lichtgeschwindigkeit erreicht wird. Besonders imposant waren die enorm großen Messgeräte, mit denen feinste und sehr präzise Messungen durchgeführt werden  können.

Mit dieser Exkursion konnte unser Physikkurs sowohl die Inhalte des Unterrichtes aus diesem Schuljahr resümieren als auch einen Ausblick auf die nächsten beiden Kurshalbjahre  gewinnen. Ein Besuch also, der sich für uns gelohnt hat, denn so wird das Fach Physik noch anschaulicher und wissenschaftliche Forschung auf dem Gebiet der Teilchenphysik unmittelbar erlebt.

Fotos (folgen in Kürze): D. Graevenitz