Physik zum Anfassen

Teilchenbeschleunigung, Energieumwandlung, was in der Physik passiert, lässt sich häufig nur theoretisch erklären. Lehrer Christian Wolf und Professor Dr. Martin Prechtl möchten das ändern. Auszubildende der Firma KAESER KOMPRESSOREN haben ihnen dafür ein Modell gebaut.

Vor fünf Jahren hat sich Studiendirektor Christian Wolf einen kleinen Traum erfüllt. Im Keller der Hochschule hat er - gemeinsam mit Professor Dr. Martin Prechtl, Schülern des Ernestinums und Studierenden - einen Teilchenbeschleuniger gebaut: das Zyklotron COLUMBUS. Das berühmteste Exemplar seiner Art steht in der Schweizer Forschungseinrichtung CERN. Mit riesigen Teilchenbeschleunigern untersuchen Wissenschaftler dort die Grundkräfte der Physik.

Dieses spannende Thema wollen Wolf und Prechtl auch ihren Schülern und Studierenden zugängig machen. Regelmäßig tüfteln sie mit ihnen beim Schülerforschungszentrum an der Weiterentwicklung von COLUMBUS. Doch das hat ein Manko: Man kann nicht reinschauen. „Im Teilchenbeschleuniger wird elektrische in kinetische Energie umgewandelt“, erklärt Christian Wolf. „Dieser Vorgang ist von außen nicht sichtbar. Also ist es schwierig, das den Schülern zu vermitteln.“

Dank Julia Löhr, Hannes Dellert und Kevin Lutz ist das jetzt anders. Die drei haben während ihrer Ausbildung zum/zur Industriemechaniker/in bei KAESER ein Modell gebaut, das die Vorgänge im Zyklotron abbildet. Es besteht aus einer silbernen Metallscheibe, in deren Oberfläche eine Bahn gefräst ist. Wie bei einem Schneckenhaus verläuft sie spiralförmig von innen nach außen. Legt man eine Kugel in die Mitte der Platte und schaltet das Modell an, setzt sich die Kugel in Bewegung bis sie schließlich, am Rand angekommen, hinausfällt. Wer genau hinschaut, erkennt, dass die Platte aus drei Teilen besteht: zwei halben Scheiben und einem Verbindungsstück in der Mitte. Damit sich die Kugel fortbewegen kann, müssen sich die Scheibenteile im richtigen Rhythmus bewegen.

„Das Modell ist ideal für die Lehre“, sagt Martin Prechtl. „Man sieht am Beispiel der Kugel, was mit den Ionen im Teilchenbeschleuniger passiert. Und natürlich auch, was passiert, wenn das Zyklotron nicht richtig eingestellt ist.“ Er wird das Modell deshalb auch in seinen Vorlesungen verwenden. Die Zusammenarbeit mit der Firma KAESER ist übrigens kein Zufall. Schon seit Beginn des Projekts unterstützt das Unternehmen den Bau des Zyklotrons und liefert regelmäßig auch technische Komponenten dafür. "Ohne Sponsoren wie KAESER wäre das Ganze nicht möglich", sagt Lehrer Christian Wolf.

Einer, der sich ebenfalls über das gelungene Projekt freut, ist Schulleiter Bernd Jakob. Aus dem Ernestinum nehmen regelmäßig Schüler und Schülerinnen an Experimenten mit dem Teilchenbeschleuniger teil. Die Geschwister Alicia und Jonas Göbel wollen zum Beispiel für ein Jugend forscht-Projekt die Bewegung und Laufbahn der Kugel genau analysieren. „Diese Zusammenarbeit von Hochschule, Schule und Unternehmen verkörpert ideal die Bildungsregion Coburg“, lobt Jakob. Junge Menschen würden dadurch an technische Themen herangeführt. Das Ernestinum ist seit kurzem auch Mitglied im Excellence-Schulnetzwerk MINT-EC. Unter anderem können Schüler und Schülerinnen dort Veranstaltungen und Förderangebote wahrnehmen, die sich speziell den Themen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik widmen.

Junge Menschen für Technik zu begeistern, ist auch das Ziel von KAESER KOMPRESSOREN. Den drei Auszubildenden hat die Arbeit am Teilchenbeschleuniger-Modell so viel Spaß gemacht, dass sie sogar mehr als die offiziell eingeplante Zeit investiert haben. Fast dreieinhalb Monate Arbeitsaufwand stecken in dem Modell, verrät Ausbilder André Weber. Jutta Michel, Vizepräsidentin der Hochschule Coburg lud die drei deshalb ein, bei den nächsten Kursen des Schülerforschungszentrums mitzumachen. „Wir wollen natürlich, dass Sie sehen können, was mit Ihrer Arbeit hier alles passiert!“ Ideen für die nächsten Projekte haben Lehrer Christian Wolf und Professor Martin Prechtl schon. Eine neue Ionenquelle für ihr Zyklotron.

Das Schülerforschungszentrum

Beim Schülerforschungszentrum können Schülerinnen und Schüler ab der 10. Jahrgangsstufe Workshops und Seminare in den Bereichen Informatik, Naturwissenschaften, Materialwissenschaften und Technik besuchen. Sie werden dabei von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern angeleitet und begleitet. Das Schülerforschungszentrum ist ein Projekt im Rahmen der TechnologieAllianzOberfranken (TAO). Hier arbeiten die vier oberfränkischen Universitäten und Hochschulen Bamberg, Bayreuth, Coburg und Hof zusammen.