Das Fachgruppenseminar „Ich sehe was, was du nicht siehst“ besuchte das M!ND-Center der Universität Würzburg, um gemeinsam die interaktive Wissenschaftsausstellung Touch-Science zu besuchen. Zahlreiche Exponate boten die Möglichkeit, naturwissenschaftliche Zusammenhänge zu erleben und zu begreifen. Jede*r Seminarist*in hatte die Aufgabe eines der Exponate genauer vorzustellen. Wir bedanken uns ganz herzlich beim M!ND-Center der Universität Würzburg, das uns den Besuch dieser faszinierenden Ausstellung ermöglicht hat.
Michaela Bedel: Der Gravitationstrichter
Ein Exponat der Ausstellung ist der Gravitationstrichter. Er ist ein Beispiel für Albert Einstein und der von ihm entwickelten Allgemeinen Relativitätstheorie. Dieser zeigt experimentell, wie sich ein Planet um die Sonne bewegt. Als Planeten werden Murmeln verwendet, welche sich auch im Gewicht unterscheiden. Das Zentrum vom Trichter soll die Sonne darstellen. Nähert sich ein Planet auf seiner Umlaufbahn der Sonne, beschleunigt er aufgrund von Gravitation immer mehr und auf einer immer stärker gekrümmten Bahn. Dadurch wirken auf ihn immer größere Fliehkräfte, so dass er sich auf seiner Umlaufbahn wieder weiter von der Sonne entfernt. Dies kann man am Gravitationstrichter sehr gut anschauen und nachvollziehen. Die Murmel fliegt nicht einfach auf einer geraden Linie am Zentrum des Trichters vorbei, sondern sie umkreist es. Bei diesem Experiment tritt allerdings anders als im Weltall Reibung auf, deshalb kann die Murmel ihre Umlaufbahn nicht halten und fällt nach einigen Umrundungen in den Trichter.
Manuel Biener: Brown‘sche Bewegung
Die Brown’sche Bewegung beschreibt das Verhalten von Atomen oder Molekülen (in dem Versuch als kleine Metallkugeln dargestellt) über der Temperatur von T=0K (-273,15 °C) nie still zu stehen. Da sie zu klein sind, um das z.B. unter einem Mikroskop zu untersuchen, wurde dies mit Mikropartikel wie Pollen (in dem Versuch die große rote Scheibe) durchgeführt. Bereits 1827 stellte Robert Brown, dass Mikropartikel im Wasser eine zufällige Bewegung durchführen, den sogenannten „random walk“. Dieser entsteht durch die Zusammenstöße mit den Wassermolekülen. In dem Versuch war gut zu sehen, dass bei steigender Intensität der Rüttelplatte (die eine höhere Temperatur simuliert), die rote Scheibe öfter und stärker angestoßen wurden. Dies kann man selber ausprobieren, indem man einen Tropfen Tinte in ein Glas warmes und ein Glas kaltes Wasser gibt.
Lara Cekys: Ionisierende Teilchen
Durch eine Nebenkammer kann natürliche Umgebungsstrahlung in Form von Nebelspuren sichtbar gemacht werden. Die Umgebungsstrahlung wird durch Radioaktivität von zum Beispiel Gesteinen im Erdboden oder kosmischer Strahlung aus dem Weltall verursacht. Hoch entwickelte Teilchendedektoren so genannte ATLAS – Dedektoren können Elementarteilchen nachweisen. Kurze breite Spuren machen die Alpha – Teilchen sichtbar, die dünnen gekrümmten Spuren, welche wenige Zentimeter lang werden können, bringen die Beta – Teilchen zum Vorschein und gerade Linien Protonen sowie Mayonen.
Lukas Dotzel: Lichtgeschwindigkeit
Lichtgeschwindigkeit ist im Allgemeinen die Geschwindigkeit mit der sich Licht aber auch elektromagnetische Wellen und Gravitationswellen im Vakuum ausbreiten, diese Geschwindigkeit beträgt 299.792.458 m/s (Meter pro Sekunde). Sie ist außerdem eine sehr wichtige Naturkonstante, welche in der allgemeinen und in der speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein eine wichtige Rolle spielt. Die Lichtgeschwindigkeit wird mit dem Formelzeichen c abgekürzt. Nach Einstein ist die Lichtgeschwindigkeit eine Grenzgeschwindigkeit mit der sich alle Teilchen ohne Masse wie z. B. Photonen bewegen, Teilchen die mit Masse behaftet sind können sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Teilchen die sich mit Geschwindigkeiten schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen werden Tachyonen bezeichnet welche allerdings noch nicht mit einem Experiment nachgewiesen werden konnten.
Moritz Erk: Ungarische Ringe
Das Ziel ist, alle Kugeln nach Farben zu sortieren. Es handelt sich um zwei Ringe, die sich jeweils an zwei Stellen überschneiden und so die Kugel in den jeweils anderen Kreis überlaufen können. Durch einen Selbsttest wird schnell klar, dass dieses Spiel sehr knifflig ist, jedoch ein gewisses Suchtpotential hat, da man es unbedingt schaffen möchte.
Sarah Heßdörfer: Der Teilchenbeschleuniger
Der Teilchenbeschleuniger der Touch-Science-Ausstellung besteht aus einer schrägen Kreisbahn und fünf Spulenmagneten, die im richtigen Moment betätigt werden müssen, um die Kugel zu beschleunigen und auf Geschwindigkeit zu halten. Nach diesem Prinzip funktionieren alle Teilchenbeschleuniger weltweit.
Die Poliklinik in Würzburg nutzt zum Beispiel einen Linearbeschleuniger in der Strahlentherapie, um sich besser und schneller an die tägliche Veränderung des zu bestrahlenden Gewebes des Patienten, anzupassen.
Tabea Hüfner: Der Photoeffekt
Albert Einsteins Arbeit zum Photoeffekt wurde 1921 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Der Aufbau des Experiments besteht aus einer Metallplatte, die mit den Folienstreifen im Elektroskop leitend verbunden ist. Wird nun die Platte mit dem schwarzen Kabel berührt, kommt es zu einem Elektronenüberschuss. Somit ist das System negativ geladen und die beiden Folienstreifen stoßen sich ab. Wird anschließend die Platte mit Licht bestrahlt, so entlädt sich das System wieder und die Streifen stoßen sich nicht mehr so stark ab. Wurde das Elektroskop mit dem roten Kabel positiv geladen, so herrscht in der Zinkplatte und den Folienstreifen ein Mangel an Elektronen. Diesen photoelektrischen Effekt konnte Einstein als erster erklären.
Michael Pfeufer: Das unbekannte Dunkle als treibende Kraft unseres Universums
Dieses Exponat sieht auf dem ersten Blick sehr unscheinbar aus. Es ist ein Zylinder, gefüllt mit weißen, schwarzen und dunkelblauen Kugeln. Erstmal nicht sehr aufregend, doch was diese Kugeln darstellen, ist daher umso spannender. Sie repräsentieren unser Universum oder besser gesagt, was sich dort befindet. Dabei stellen die weißen Kugeln einfache Materie da, so wie wir sie stets um uns sehen. Doch ihr Anteil ist schockierend klein, sie nimmt nämlich nur 5% des Universums bzw. dieses Zylinders ein. Die schwarzen und dunkelblauen Kugeln sind einmal dunkle Energie und dunkle Materie, die jeweils 70% und 25% einnehmen. Das sind Energieformen, die wir zwar nicht sehen können, aber anhand der Beobachtungen, die wir machen, erwarten und anscheinend der Ursprung für die Ausdehnung unseres Universums sind. Fände jemand heraus, was dunkle Materie/Energie tatsächlich ist und woraus sie besteht, würde es uns ermöglichen, die Entwicklung des Universums besser zu verstehen und die verborgenen 95% von diesem zu erkunden.
Elisa Rüttger: Die Herztrommel
Dieses Gerät stellt unter dem Leitsatz „Wie der Mensch tickt“ den Rhythmus des Herzens in Form von Trommelschlägen dar. Durch Hautkontakt mit einer Metallplatte erkennt das Gerät die elektrische Spannung zwischen den Händen und kann so den Rhythmus und die Herzfrequenz erkennen. Das ist das Prinzip des Elektrokardiogramms (EKG), welches in der heutigen Zeit eine Bedeutsamkeit in der Medizin trägt.
Nils Rügemer: Das „Ferrofluid“
In der Touch-Science-Ausstellung der Biologie Didaktik in Würzburg gibt es neben vielen anderen interaktiven Ausstellungsstücken auch diesen Behälter. Er ist mit einer sonderbaren, dunklen Flüssigkeit gefüllt. Auch ist ein kleiner Magnet beigelegt, mit dem Besucher der Ausstellung experimentieren sollen. Nähert man diesen Magneten nämlich von unten an den Behälter an, so fängt die Flüssigkeit an sich zu bewegen und faszinierende Formen zu bilden. Der Grund dafür sind die in dem Öl enthaltenen Eisenpartikel. Durch sie erhält das Öl ferromagnetische Eigenschaften – bleibt aber flüssig. Die skurrilen Formen entstehen dadurch, dass das „Ferrofluid“ sich nach den Feldlinien des Magneten ausrichtet.
Mirijam Thümling: Kopffußball
Kopffußball funktioniert ähnlich wie ein EEG (Elektroencephalogramm). Jedoch in der Medizin werden mindestens 8-12 Kanäle benutzt. Bei diesem Experiment sind es 3 Kanäle. Es spielen 2 Personen gegeneinander, die ein Stirnband mit den Elektronen aufsetzen und versuchen, sich weitestgehend zu entspannen. Der Bildschirm zeigt die Alpha-Wellen (entspannter Zustand) und die Theta-Wellen (kreative Zustand), denn umso geringer die Ausschläge sind, umso entspannter ist die Person. Da es ein kompetitives Spiel ist, schießt derjenige ein Tor, welcher den entspannteren Zustand aufweist. Es ist die kontrollierte Bewegung eines Gegenstandes (einen Ball), durch die Kontrolle der Gedanken. In der Medizin wird dies häufig bei ALS Patienten (Amyotrophe Laterasklerose) und bei „Loked-In Patienten“ angewendet. Beide Patientengruppen haben eine vorhandene motorische Lähmung. Durch das „Brain Computer Interface-System“ können diese erkrankten Menschen lernen, über die Gedanken eine Bewegung eines Gegenstandes auszuführen und sich somit an die Umwelt mitzuteilen. Dieses Programm befindet sich mitten in der Forschung und wird stetig weiterentwickelt.