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.