Tag der Physik und Astronomie für Festkörperphysik am Helmholtz-Institut Jena

Am 19.03.2024 ging es für 8 naturwissenschaftsbegeisterte Schüler/innen der Klassenstufen 9-11 mit Herrn Werner auf nach Jena zum Veranstaltungsort am Max-Wien Platz. An der Physikalisch-Astronomischen Fakultät angekommen, stand der Tag nun ganz unter dem Motto “Materials in Life“. Uns erwarteten direkt viele interessante “Mitmach-Stationen“. Ein absoluter Hingucker an diesem Tag war das sogenannte “Gurkenkarussell“, welches mithilfe einer Vakuumkugel betrieben wurde. Die Funktionsweisen der Stationen wurden allen Interessierten immer sehr anschaulich erklärt, so auch im Falle des Karussells. Durch den mangelnden Luftdruck, der in der Vakuumkugel herrscht, verdampft das Wasser in den Gurken. Der Wasserdampf entweicht durch ein Loch am Ende der Gurke und wirkt nun wie eine Art Antrieb. So beginnt das Karussell zu kreisen. Im Laufe des Tages konnte man viele spannende Vorlesungen, deren Themen getreu dem Tagesmotto waren, im großen Hörsaal besuchen. Kurz nach 13.00 Uhr stand der Start des Stratosphärenballons an, ein weiteres Highlight der Veranstaltung. Ein Stratosphärenballon liefert Echtzeitdaten direkt aus dem Bereich der Stratosphäre (= der Bereich rund 15-50 km über dem Boden). Zum Abschluss stand noch eine Besichtigung der Labore für Festkörperphysik auf unserem Programm. Besonders gut hat uns die Vielfältigkeit der unterschiedlichen Angebote gefallen. Vom Mikroskopieren, über unterschiedliche Beobachtungsgeräte der Astronomie, bis hin zu physikalischen Vorträgen über Physik im Alltag, es war für jeden etwas dabei. Auch wenn es nicht immer einfach war, die Hintergründe auf Anhieb zu begreifen, traten wir mit neuem Wissen und vielen Eindrücken gegen 16.00 Uhr die Heimreise nach Zeulenroda an.

Marlene R., Kl. 9b

Erster Platz beim Regionalfinale „Jugend forscht“ 2024

„Mach dir einen Kopf“ war das Motto des diesjährigen „Jugend forscht“-Wettbewerbes und das tat von unserem Gymnasium Henry S. aus dem Kurs 11. Seit er an einem Schnupperkurs der TU Ilmenau teilgenommen hat, beschäftigt sich Henry mit Vorliebe mit theoretischer Physik. In Zusammenarbeit mit Professor Runge dieser Technischen Universität und nach einem Praktikum bei der PI Ceramic GmbH beschäftigt Henry sich intensiv mit Piezoelektrizität. In seiner Arbeit für „Jugend forscht“ legt er die theoretischen Grundlagen dar. Zur besseren Veranschaulichung erstellte er dazu ein Computerspiel. Henry konnte die Jury beim Regionalfinale in Ostthüringen mit seinem fundierten Wissen und den durchdachten Antworten so überzeugen, dass er mit dem 1. Preis in der Kategorie Physik geehrt wurde. Gleichzeitig erhielt er den Sonderpreis der Handwerkskammer Ostthüringen. Henry darf nun am Landesfinale teilnehmen, zu dem wir ihm viel Erfolg wünschen.

Beim Landesfinale am 09.04.2024 in Jena erreichte Henry einen sehr guten 2.Preis und wurde mit zwei Sonderpreisen geehrt. Herzlichen Glückwunsch!

Mikroskopie mit der Handykamera und Nanopartikel

Das und mehr bot die Forscherwoche in Jena 18 Schülern und Schülerinnen aus ganz Deutschland vom 25.09.-29.09.2023. Seit 1994 organisieren mehrere Schulen aus dem ganzen Bundesgebiet reihum diese Veranstaltung, zu der das Friedrich-Schiller-Gymnasium (FSG) sechs naturwissenschaftlich besonders interessierte Schüler und Schülerinnen entsandte um beispielsweise an universitären Vorträgen, Workshops und Himmelserkundungen teilzunehmen. „Auf diese Weise fördern wir Talente, die an MINT besonders interessiert sind“.

Schon am ersten Abend konnten die Schüler für den Sternhimmel und die aktuellen Sternbilder begeistert werden. Nach kurzer Erläuterung, wie man eine Sternenkarte richtig einstellt und abliest, ging es hinaus in die Nacht zur praktischen Erprobung auf eine Wiese im Wald. Die Karten über die Köpfe haltend entdeckten die Schüler im Norden den großen Wagen. Die fünffache Verlängerung der letzten zwei Kastensterne führte sie direkt zum Polarstern. Sie folgten in großem Bogen dem Schwung der Wagendeichsel nach links, wo sie den hellen Stern Arktur fanden, Hauptstern des Eistüten-förmigen Bärenhüters. Mit einem Laser zeigte ihnen der Astronom Sternbilder wie die Kassiopeia, den Schwan und den kleinen Wagen sowie das Sommerdreieck, das sich aus den Sternen Wega, Atair und Deneb zusammensetzt und besonders gut im Sommer und Herbst erkennbar ist. Die zugehörigen Sternbilder konnten die Nachwuchsastronomen mit der Sternkarte identifizieren. Am Ende fiel den Astronomiebegeisterten ein heller Stern nahe dem Horizont unterhalb des Polarsterns auf. „Mit der Karte haben wir herausgefunden, dass wir die Kapella entdeckt haben", freute sich A.A. (16) vom FSG.

In der 25 - Meter - Kuppel des Jenaer Planetariums konnten die Jungforscher und Jungforscherinnen die Erde auf einer wunderbar animierten Reise durchs Sonnensystem aus einer ganz anderen Perspektive betrachten: Beim Besuch auf dem Zwillingsplaneten der Erde, der Venus, musste sich ihr Raumschiff zuerst einmal durch die Atmosphäre dieses von Wolken komplett bedeckten Nachbarplaneten kämpfen, die fast vollständig aus CO₂ besteht. Dieses Gas ist auch der entscheidende Grund für die lebensfeindlichen Temperaturen von 460°C, die auf der Venus herrschen. „Wenn der CO₂-Gehalt auf der Erde weiter ansteigt, wird die Erde der Venus ähnlicher und das Leben auf der Erde schwieriger“, übertrug B.B. (16) die Erkenntnisse und folgerte: „Wir müssen unsere Erde wertschätzen.“

Eines der Highlights für die Jungforscher war der Workshop zur Nanomedizin. Hier galt es, nach einer prägnanten Einführung durch Frau Fruntke von der Chemisch Geowissenschaftlichen Fakultät der Uni Jena, selbst Nanopartikel zu erzeugen. Dazu ließen sie Milchsäure und Glykolsäure polymerisieren. Die Schüler führten den Nachweis mit einem Laser, dessen Licht von Partikeln gestreut wird, wenn ihre Größe etwa mit der Laserlichtwellenlänge übereinstimmt. Dann wird das Laserlicht in der zuvor klaren Lösung als Strahl sichtbar. Zudem sollten die eben erzeugten Nanopartikel mit der leuchtend roten Farbe „Nilrot“ beladen werden, die einen möglichen Wirkstoff simulierte. Aufgenommen durch die winzigen Partikel änderte sich dessen Farbe zu einem „hübschen pink“. Das Abladen des Wirkstoffs gelang gut in einem basischen Milieu.

„Nanopartikel werden verwendet um Medikamente an ganz bestimmte Orte im Körper zu transportieren. Dadurch können sie in geringeren Dosen verabreicht werden, wodurch sie den restlichen Körper weniger belasten und gleichzeitig besser wirken, weil ja die Medikamente genau an die gewünschte Stelle transportiert werden," erklärte C.C. (16). Gerade in der Krebsforschung sei dieses Verfahren vielversprechend.

Im Vortrag über "Polymere für Energieanwendungen" stellte Prof. Dr. Schubert vom Center for Energy and Environmental Chemistry neue Batterietypen vor und erläuterte, dass diese ohne das seltene Lithium und ohne Kobalt, welches oft unter Kinderarbeit abgebaut wird, mit organischen Polymeren arbeiten. Die Polymer-RF-Batterien sind sehr häufig wiederaufladbar, umweltfreundlicher als herkömmliche Batterien und haben einen kleineren CO₂ - Fußabdruck. „Warum sind diese Batterien noch nicht weit verbreitet?“ wunderte sich D.D. (16). Einer der Gründe ist die geringere Dichte der Energie im Vergleich zu Lithiumbatterien, erfuhr die Jungforscherin.

Ein Handy lässt sich sehr einfach in ein Mikroskop verwandeln“, staunte E.E. (16). Im Workshop des DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) zerlegten die MINT-Begeisterten die Kamera eines kaputten Handys. Sie trennten das Objektiv von der alten Kameraplatine ab und klebten es mit doppelseitigem Klebeband auf die Kamera ihres eigenen Smartphones – fertig! Hält man dieses Handymikroskop im richtigen Abstand, so kann man gedruckte Bilder in Punktmuster auflösen, Staubflocken analysieren oder die Webstruktur der Jeans erkennen. „Sogar die winzigen Goldfäden, mit denen der Sensor der kaputten Kamera mit der Platine verbunden ist, wurden sichtbar“, stellte E.E. fest.

„Ich habe richtig gemerkt wie ich immer mehr zur Seite gekippt bin, nach einer Runde mit dem Gesicht nach unten schaute und erst nach zwei Runden wieder nach oben“, berichtet F.F. (16) begeistert. Im Mitmachmuseum Imaginata konnten die MINT-Begeisterten mit mehr als 100 Exponaten in den Bereichen der optischen Täuschungen, der Physik und der Mathematik experimentieren. F.F. hatte ihren aufregendsten Moment in der Möbiusbahn, die in Jena durch eine Schiene gebildet wird und mit einer Art Achterbahnwagen von den Besuchern befahren werden kann.

Beim Möbiusband wird ein langer Papierstreifen zu einem Ring zusammengeklebt, nachdem ein Ende des Streifens auf die andere Seite gedreht wurde. Fährt man mit dem Finger auf der Oberseite des Papierstreifens entlang, so landet man nach einer Runde auf dessen Unterseite und benötigt zwei Runden, um wieder oben anzukommen. „Das wollte ich unbedingt ausprobieren!“, so F.F..

Den Abschluss der Forscherwoche bildete ein Kletter-Event in der Boulderhalle Jena. Das gemeinsame Tüfteln, wie sie für die kniffligen Routen am besten greifen und Balance halten konnten und die gegenseitige Unterstützung beim Klettern: „Los komm, das schaffst du, gleich bist du oben!“ schweißte die Schüler und Schülerinnen der verschiedenen Schulen nochmals zusammen. So erklommen sie manche Routen, die zunächst unbezwingbar schienen. Zwischen den einzelnen Klettergängen war Zeit sich über Erfahrungen der letzten Tage auszutauschen. „Bei solch einem Ereignis entstehen über die Landesgrenzen hinweg Freundschaften zwischen den Schülerinnen und Schülern“, freut sich Frau Brückner, begleitende Lehrerin von einem anderen Gymnasium.

Im nächsten Jahr wird die FoWo, wie die Teilnehmer sie liebevoll nennen, in Niedersachsen stattfinden. „Die Forscherwoche zeigt den MINT-Begeisterten, was Forschung erreichen kann, sie erleben, dass sie etwas bewirken können und lernen kennen, was sie an der Universität erwartet“, meint Herr Werner-Forster, FoWo-Beauftragter eines der Gymnasien. „Damit gewinnen sie die besondere Motivation, die auf eigenen Erfahrungen beruht.“

Exkursion des Kurses Physik eA 11 nach München

Der Physikkurs der 11. Klassen entdeckte Anfang Mai 2023 zusammen mit seinem Fachlehrer Herrn Müller und in Begleitung von Herrn Sippel einige physikalische Seiten Münchens. Gestartet wurde dies mit einem Besuch und einer Führung im Deutschen Museum, wo wir Musikinstrumente bestaunen, landwirtschaftliche Exponate besichtigen oder Flugzeuge und Raketen in Originalgröße teilweise begehen oder experimentell erforschen konnten. Eine 1,5 stündige kurzweilige Führung, u.a. mit Erklärungen zur Entstehung des Auftriebs, rundeten den äußerst interessanten Besuch im größten deutschen Technikmuseums ab. Am Abend ließen wir den Tag in einem Brauhaus gemütlich ausklingen. 

Am nächsten Morgen starteten wir frisch und ausgeruht am Frühstücksbuffet im Hampton by Hilton Hotel München in den Tag. Daraufhin fuhren wir in ausgeliehenen Vans zur TU München und besuchten dort den Uni-Campus in Garching. Im Max-Planck-Institut für Quantenoptik bekamen wir zuerst eine Führung und durften anschließend selbst Experimente mit Lasern im Photon-Schüler-Lab ausprobieren.

Zum Mittag wurden wir vom ehemaligen Schüler des Friedrich-Schiller-Gymnasiums, Manuel Rieger, auf dem Campus herumgeführt und zu einem Vortrag von Prof. Jonathan Finley begleitete. Zum Abschluss durften wir verschiedene Labore der Optik/Quantenoptik besichtigen und erhielten dort spannende Erläuterungen von Physik-Doktoranden zu deren aktuellen Forschungen, z.B. des Wachstums von 2D Materialien mit Molekularstrahlepitaxie oder der Einzelphotonendetektoren-Entwicklung.

Zum großen Finale unserer Reise nahmen wir dann an einer Stadiontour in der Allianz Arena München teil und besuchten die FC Bayern-Erlebniswelt.
Insgesamt war dies für uns eine schöne, vielschichtige und interessante Exkursion und damit eine gelungene Abwechslung von unserem schulischen Alltag.

Anastasia G., Judith H.

Physikkurs eA 11

Erfolgreiche Teilnahme an der 2. Stufe der Physikolympiade

Am Donnerstag, 09.02.2023, fand in Gera am Osterland-Gymnasium die zweite Stufe der Physikolympiade statt. Unsere Schule trat mit 6 Schülern an, die sich alle platzieren konnten. In den Klassen 7, 8, 9 und 12 erreichten unser Teilhnehmer sogar jeweils den ersten Platz. In Klasse 11 belegten wir den Platz zwei und drei.

Die Schülerinnen und Schüler mussten vier Aufgaben lösen, in denen maximal 40 Punkte erreichbar waren. Edgar, Pauline und Fabian haben sehr gute Chancen, sich für die 3. Stufe der Physikolympiade am 30.03.2023 in Ilmenau qualifiziert zu haben. Herzlichen Glückwunsch!

Bericht 2. Runde Physikolympiade 2023

Am 09.02.2023 fuhren wir gemeinsam mit Herrn Werner, Frau Lehmann und 6 Schülern aus den Klassenstufen 7, 9, 11 und 12 zum Osterlandgymnasium Gera. Dort waren wir bis zum Mittag mit dem Bearbeiten der Aufgaben beschäftigt. Anschließend wurde uns vom Osterlandgymnasium ein kostenloses Mittagessen spendiert. Nach dem Mittagessen hatten wir die Möglichkeit, uns in Gera frei zu bewegen, solange die Lehrer mit der Korrektur unserer Arbeiten beschäftigt waren. Im Anschluss fand die Siegerehrung statt, bei der Schüler unserer Schule drei erste Platzierungen, zwei zweite Platzierungen und eine dritte Platzierung in ihren jeweiligen Klassenstufen belegen konnten. Schließlich begaben wir uns gemeinsam wieder nach Zeulenroda, sodass wir am Nachmittag alle wieder zu Hause waren.
Die zweite Runde der Olympiade hat mir dieses Mal besonders Mühe bereitet, da die Aufgaben der Klassenstufe 11 sogar von den Lehrern als besonders schwer betitelt wurden. Trotzdem hat der Tag mir Spaß bereitet und am Ende waren die Ergebnisse für mich zufriedenstellend.

Nils G., Kurs 11