Phy­sik NF im GSI in Darm­stadt

Am Mon­tag den 17.12. mach­te sich der Phy­sik Nei­gungs­kurs von Frau Dr. Thier­ing mit dem Zug um 6:47 von Neckar­ge­münd Alt­stadt auf gen Darm­stadt. Trotz der frü­hen Stun­de waren alle hoch moti­viert und gespannt, was uns in Darm­stadt erwar­ten wür­de. Nach der Zug Fahrt nach Wix­hau­sen und einer klei­nen Tour durch den Ort mit dem Werks Bus kamen wir bei der GSI (Gesell­schaft für Schwer­io­nen­for­schung) an. Als jeder einen Besu­cher­aus­weis erhal­ten hat­te, führ­te uns Herr Schwemm­lein, der hier viel aktiv ist und forscht, zum Schü­ler-­- Lab. Hier wur­den wir schon freu­dig erwar­tet. Wir beka­men eine kur­ze Ein­wei­sung, und erklärt, dass das Schü­ler-­-Lab ein­ge­rich­tet wur­de, um Schü­lern das Expe­ri­men­tie­ren mit Gerä­ten und an Ver­su­chen zu ermög­li­chen, wozu sie nor­mal in der Schu­le nicht die Mög­lich­keit zu hät­ten, was mei­ner Mei­nung nach sehr gut gelun­gen ist. Mit die­sem Expe­ri­men­tie­ren ging es dann auch rela­tiv schnell los. Es gab meh­re­re unter­schied­li­che Ver­suchs­sta­tio­nen, an denen immer zu zweit oder zu dritt an einem brei­ten Ange­bot an Expe­ri­men­ten gear­bei­tet wur­de. Es gab Ver­su­che wie z.B. DNA Schä­den durch Radio­ak­ti­vi­tät zu unter­su­chen oder sogar Ver­su­che, bei denen die ver­schie­de­nen Strah­lungs­ty­pen an radio­ak­ti­ven Prä­pa­ra­ten unter­sucht wur­den ( natür­lich nichts schäd­li­ches, nur in ganz gerin­ger Dosis). So expe­ri­men­tier­te jeder an sei­nem Ver­such, bis wir uns zu einer klei­nen Mit­tags­pau­se in die Cafe­te­ria auf­mach­ten, wo wir etwas aßen und uns ein wenig aus­ru­hen konn­ten. Nach der Mit­tags­pau­se muss­ten noch eini­ge Ver­su­che kurz zu Ende geführt oder aus­ge­wer­tet wer­den, sodass wir dann kur­ze Zeit spä­ter uns die Ver­su­che gegen­sei­tig vor­stell­ten. Nach­dem jeder sei­nen Ver­such vor­ge­stellt hat­te erzähl­te uns der net­te Mann von der GSI etwas über die GSI an sich und sei­nen Teil­chen­be­schleu­ni­ger, wie er auf­ge­baut ist und wel­che Ele­men­te dort in Darm­stadt schon ent­deckt wur­den. (Im Peri­oden­sys­tem die Ele­men­te 107-­-112,-­- könnt ihr mal nach­schau­en, wenn ihr Lust habt). Nach­dem wir von ihm einen theo­re-­- tischen Über­blick über die GSI erhal­ten hat­ten, zeig­te uns nun Herr Schwemm­lein und ein Kol­le­ge das Gan­ze in real. Wir beka­men den Teil­chen­be­schleu­ni­ger aus der Nähe zu sehen und auch erklärt, wie er funk­tio­nier­te (Das Gan­ze auf Eng­lisch, da der Kol­le­ge aus Indi­en kommt und nur spär­lich Deutsch spre­chen konn­te, was uns aber kei­ne Pro­ble­me berei­te­te). Nach­dem wir im Teil­chen­be­schleu-­- niger, in einer The­ra­pie­sta­ti­on für Gehirn­tu­mo­re und in der „Koman­do­zen­tra­le“ für die Ver­su­che einen schö­nen Ein­blick in das Insti­tut bekom­men hat­ten, war der Tag an der GSI für uns auch schon wie­der zu Ende und wir bedank­ten uns und tra­ten den Heim­weg an. Alles in allem war es ein sehr inter­es­san­ter Tag, an dem wir viel zu sehen beka­men und ein­mal ganz ande­re Expe­ri­men­te als in der Schu­le machen konn­ten. Wir freu­en uns auf den nächs­ten Aus­flug, der hof­fent­lich genau­so span­nend und erfolg­reich wird!

Tim Mol­ter

Exkur­si­on zum Max-Planck-Insti­tut für Kern­phy­sik und zum EMBL

Am Mor­gen des 11.11.2011 mach­ten sich der 4-stün­di­ge Phy­sik­kurs von Herr Oestrei­cher aus der Kurs­stu­fe 1 und die bei­den 4-stün­di­gen Phy­sik­kur­se von Herr Oestrei­cher und Frau Dr. Thier­ing aus der Kurs­stu­fe 2 auf den Weg zum Max-Planck-Insti­tut für Kern­phy­sik in Hei­del­berg. Zuerst beka­men wir zwei sehr inter­es­san­te Vor­trä­ge zu hören. Der ers­te ging über Gam­ma­strah­lung aus dem Welt­all. Hier­zu wer­den Tele­sko­pe auf­ge­baut, die unter­su­chen, aus wel­cher Rich­tung die Gam­ma­strah­lung kommt. Im zwei­ten Vor­trag wur­de uns über Atom­un­ter­su­chun­gen mit­hil­fe von Ionen­strah­lung berich­tet. Anschlie­ßend gab es für alle einen klei­nen Imbiss und man konn­te an Expe­ri­men­ten zum The­ma teil­neh­men. Die­se konn­te man selbst durch­füh­ren und waren sehr anschau­lich. Des Wei­te­ren konn­te man es sich auch in der Biblio­thek gemüt­lich machen und ver­schie­de­ne Bücher zum The­ma durch­le­sen. Nach­dem der Tag für den Leis­tungs­kurs Phy­sik been­det war, ging es für die­je­ni­gen, die zusätz­lich noch Astro­no­mie gewählt haben mit dem Pro­gramm wei­ter. Wir durf­ten das Euro­pean Mole­cu­lar Bio­lo­gy Labo­ra­to­ry (EMBL) besu­chen. Zuerst folg­te ein herz­haf­tes Mit­tag­essen, um sich für die nach­fol­gen­den Stun­den zu stär­ken. Wir star­te­ten mit der Besich­ti­gung des Helix- Gebäu­des. Die Trep­pen im Inne­ren des Gebäu­des sind schrau­ben­för­mig nach oben ange­ord­net. Meh­re­re ver­setz­te Mit­tel­strän­ge ver­voll­stän­di­gen die Helix. Wir konn­ten dann einen fan­tas­ti­schen Aus­blick von der Dach­ter­ras­se aus genie­ßen. Für den „Abstieg“ wähl­ten wir den schrau­ben­för­mi­gen Weg außen um das Gebäu­de her­um. Anschlie­ßend wur­de uns das EMBL Gelän­de gezeigt. So durf­ten wir auch einen Spie­gel-Pro­to­typ der Gam­ma­strah­len unter­su­chen­den Tele­sko­pe näher betrach­ten.

Jere­my Brunch

Phy­sik­aus­flug bei der Schwer­io­nen­for­schung in der Kopf­kli­nik in Hei­del­berg

Die moderns­te Metho­de um Krebs zu bekämp­fen ist Strah­len­the­ra­pie, die mit Hil­fe eines Teil­chen­be­schleu­ni­gers durch­ge­führt wird. Einen die­ser Teil­chen­be­schleu­ni­ger, der in Hei­del­berg in der Kopf­kli­nik steht, durf­te der 4stündige Phy­sik­kurs von Frau Thier­ing am 11. Mai besich­ti­gen. Mar­tin Her­tig vom Hei­del­ber­ger Ionen­strahl-The­ra­pie­zen­trum gab uns zuerst einen gro­ben Über­blick über die Funk­ti­ons­wei­sen der unter­schied­li­chen Krebs­the­ra­pien. Bei der Strah­len­the­ra­pie geht er dar­um, einen Tumor mit Hil­fe von Gam­ma­strah­len zu zer­stö­ren. Dabei wer­den ent­we­der Kohlen- oder Was­ser­stoff­teil­chen auf bei­na­he Licht­ge­schwin­dig­keit beschleu­nigt und auf den Tumor abge­feu­ert. Das Ziel der Bestrah­lung ist, dass die abge­feu­er­ten Teil­chen, sobald sie auf ande­re Mole­kü­le oder Ato­me tref­fen, Elek­tro­nen von die­sen getrof­fe­nen Ato­men abspal­ten. Die ioni­sier­ten Elek­tro­nen ver­tei­len sich radi­al­sym­me­trisch um die Ein­schlag­stel­le und zer­stö­ren, durch die gro­ße Ener­gie­frei­set­zung, das umlie­gen­de Gewe­be. Die Erfolgs­chan­ce, so einen Tumor effek­tiv zu bekämp­fen, liegt bei der Strah­len­the­ra­pie bei über 90%. Eine Sit­zung dau­ert 10 bis 20 Minu­ten, dabei wird, bevor der Beschuss beginnt, noch­mals ein Rönt­gen­bild erstellt, damit sicher­ge­stellt wird, den Tumor zu tref­fen. In der Hei­del­ber­ger Kopf­kli­nik wer­den haupt­säch­lich Schä­del­ba­sis­tu­mo­re sowie Spei­chel­drü­sen­tu­mo­re behan­delt. Der Weg der Strah­lung fängt ent­we­der in einer Wasserstoff­- oder eine Koh­len­stoff­fla­sche an. Eine bestimm­te Men­ge des Gases wird in einer soge­nann­ten „Black­box“ mit Mikro­wel­len solan­ge erhitzt, bis sich Plas­ma bil­det. Nach voll­zo­ge­ner Plas­ma­tren­nung wird ein Elek­tro­nen­strahl im Vor­be­schleu­ni­ger erzeugt. Die­ser wird im Syn­chro­tron inner­halb von 1 bis 2 Sekun­den auf bei­na­he Licht­ge­schwin­dig­keit beschleu­nigt. Dies geschieht in einem Magnet­feld, das von sechs meh­re­re Ton­nen schwe­ren Magne­ten erzeugt wird. Mit einem elek­tro­sta­ti­schen Mes­ser wird der Elek­tro­nen­strahl in zwei Strah­len getrennt. Der grö­ße­re der bei­den Strah­len läuft im Syn­chro­tron wei­ter, der klei­ne­re wird auf den gewünsch­ten Bereich geschos­sen. Dabei folgt die oben beschrie­be­ne Ener­gie­frei­set­zung durch die Elek­tro­nen. Das neue Flagg­schiff der For­schung ist die ein­ma­li­ge, soge­nann­te Gan­try. Mit ihr ist eine 360° Bestrah­lung des Pati­en­ten mög­lich. Sie wiegt 600 bis 700 Ton­nen und kos­tet ca. 50 Mio Euro. Sie ist ers­te und ein­zi­ge Schwer­io­neng­an­try der Welt.