Von verschränkten Quanten und sterbenden Sternen – Der Pluskurs Physik

Seit nun schon vielen Jahren existiert an unserer Schule der Pluskurs Physik „Quanten und Quasare“. Hierbei treffen sich abwechselnd Herr Koch und Herr Lorenz einmal in der Woche mit ca. 15 physikbegeisterten Schülerinnen und Schülern, um über Themen der modernen Physik zu diskutieren. Das Entscheidende im Pluskurs ist Freude und Interesse an der Physik, Noten spielen hier keine Rolle.

Im Herbst beschäftigten wir uns mit dem Thema Raumfahrttechnik. Am Beispiel einer schuleigenen Wasserrakete wurde mithilfe der Methode der kleinen Schritte in einem Tabellenkalkulationsprogramm der Start und die erste Beschleunigungsphase einer Rakete simuliert.

Die erste Exkursion fand am 23. November 2023 statt und führte die Schülerinnen und Schüler zur Technischen Hochschule Rosenheim. Nach einer kurzen Begrüßung durch Prof. Dr. Junker erhielten wir von Ralf Ehrenwinkler, einem Raumfahrt-Ingenieur bei Airbus Ottobrunn, eine Führung durch die Ausstellung „Unser größtes Auge im All: Das James-Webb-Weltraumteleskop.“, welche im Rahmen der Festwoche zum Wissenschaftsjahr 2023 „Unser Universum“ in Rosenheim halt machte. Die Satelliten Sentinel-4, Sentinel-5 und Merlin, die unsere Erdatmosphäre analysieren, konnten dort als Modell ebenfalls betrachtet werden. Im Anschluss an die Führung besuchten wir einen öffentlichen Vortrag, den Ralf Ehrenwinkler und sein Kollege Matti Häberlein zum Thema „Bau Orbit gebundener Instrumente für die Astronomie: Die Reise von NIRSpec zum L2 Orbit und die nächsten Teleskopgenerationen.“ hielten.

Wenige Woche später machten wir uns am 12. Dezember 2023 wieder einmal auf zum Forschungscampus Garching. Am dortigen Max-Planck-Institut für Quantenoptik wurden wir von der Betreuerin des Schülerlabors Frau Dr. Stähler-Schöpf empfangen. Wenige Tage vorher wurde bekannt, dass der diesjährige Physik-Nobelpreis an Prof. Dr. Ferenc Krausz, der am dortigen Institut Direktor ist, verliehen wird. Nach einem einführenden Vortrag zur Quantenoptik durften wir am neuen „Ein-Photonen-Experiment“ das Phänomen der Quantenverschränkung live erleben. Anschließend begaben wir uns ins Laserlabor, wo die Schülerinnen und Schüler ca. zwei Stunden Zeit hatten, an ausgeklügelten Laserexperimenten zur Quantenphysik selbst Hand anzulegen. So konnten sie quantenverschlüsselt Informationen übertragen, den Quantenradierer kennenlernen oder mithilfe von Quanten echte Zufallszahlen generieren. Am Nachmittag durften wir mit dem Centre for Advanced Laser Applications eine weitere Forschungseinrichtung am Garchinger Campus besuchen. Die dortigen Hochleistungslaser, so wurde uns erklärt, werden beispielsweise dafür eingesetzt, Moleküle im Blut in bestimmte Schwingungszustände zu versetzen. Die dadurch emittierte Strahlung kann gemessen werden, um auf diese Art und Weise eine Krebserkrankung viel früher zu diagnostizieren, als dies mit herkömmlichen Verfahren möglich ist.

Zu Beginn des zweiten Halbjahres beschäftigte sich Herr Koch in den wöchentlichen Treffen mit der Sternentwicklung, beginnend bei deren Entstehung bis zu ihrem Endstadium als Weiße Zwerge, Neutronensterne oder Schwarze Löcher.

Es folgte ein kurzer Exkurs von Herrn Lorenz in die Welt der virtuellen Realität: Seit kurzem verfügt unsere Schule über neun VR-Brillen. Ziel hierbei ist es, diese neue Technologie kennenzulernen und zu eruieren, welche Möglichkeiten sich hieraus für den Bildungsbereich ergeben. So durften die Schülerinnen und Schüler virtuell durch die Internationale Raumstation ISS schweben, bei einem Außenbordeinsatz aus dem Weltall auf die Erde blicken und durch das Anne-Frank-Haus, das in 3D original nachgebaut ist, gehen und sich über das Leben und die Gedanken von Anne-Frank in ihrem Versteck während der NS-Zeit informieren.

Die verbliebenen Wochen bis zum Schuljahresende sollten der Kosmologie dienen. Die Entstehung und Entwicklung unseres Universums, basierend auf Albert Einsteins Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, wurde Gegenstand unserer Betrachtung.

An dieser Stelle bedanken wir uns ganz herzlich beim Max-Planck-Institut für Quantenoptik, beim Centre for Advanced Laser Applications und bei der Technischen Hochschule Rosenheim für die exzellenten Angebote für unsere Schülerinnen und Schüler, die uns kostenfrei zur Verfügung gestellt wurden.

Andreas Lorenz und Andreas Koch