Nell-Breuning-Symposium

6. Rödermärker Hochschultag der NBS

am Montag, 11. Juni 2007, 18:30 Uhr, Kulturhalle Ober-Roden

Thema
„Kann man die Quantenwelt sehen?“
Referent
Prof. Dr. Claus Zimmermann, Universität Tübingen
Prof. Dr. Claus Zimmermann mit Schülern
Prof. Dr. Claus Zimmermann mit Schülern

Pressebericht von Herrn Dr. Herdt

„Hey, weißt du was,
die Wissenschaft macht Spaß,
mit dir und all den andern hier am Rande der Milchstraße.
Wir haben viele offene Fragen,
denn noch kann uns keiner sagen,
was uns und die Welt im Innersten zusammenhält.“

Mit diesen Zeilen aus einem neuen Wissenschaftssong des Profils Naturphilosophie stimmte Melanie König, die Frontsängerin der Europa-Songgruppe, das bunt gemischte und zahlreich erschienene Publikum auf den 6. Rödermärker Hochschultag zum Thema „Quantenphysik“ ein.

Die Rödermärker Hochschultage sind eine Veranstaltungsreihe der Oswald-von-Nell-Breuning-Schule und der Stadt Rödermark.

Schulleiter Jochen Zeller dankte in seinem Grußwort Bürgermeister Kern und der Stadt für die organisatorische und finanzielle Unterstützung bei der Planung und Durchführung der Hochschultage.

In der Anmoderation erläuterte Dr. Dietmar Herdt, Physiklehrer und Mitorganisator der Hochschultage, das Konzept der dreiteiligen naturwissenschaftlichen Vortragsreihe zum modernen physikalischen Weltbild, die mit dem 6. Hochschultag ihren Abschluss fand.

Bei zwei vorangegangenen Hochschultagen zur Relativitätstheorie (Prof. Dr. Hanns Ruder, Tübingen) und zur modernen Kosmologie (Prof. Dr. Fritz Bosch, GSI Darmstadt) wurden dem Publikum bereits Einblicke in die Denk- und Arbeitsweisen der modernen Physik eröffnet, für die Albert Einstein mit der Quantenhypothese (1905 — Nobelpreis 1921) und der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie (1905/1916) die theoretischen Grundlagen geschaffen hat.

Prof. Dr. Claus Zimmermann mit Schüler
Prof. Dr. Claus Zimmermann mit Schüler

Die Quantenphysik zählt zu den Schwerpunktthemen im Profil Naturphilosophie. Zu den zahlreichen Projekten gehört das „Münchner Konzept für den Unterricht in Quantenphysik“, das in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Dr. Hartmut Wiesner (Universität München) und Prof. Dr. Rainer Müller (Universität Braunschweig) in den Physikkursen der NBS erprobt wurde. Dabei ging es auch um die wissenschaftsphilosophische Interpretation der Quantentheorie und den Beitrag zum modernen Weltbild der Physik (www.nellbreuningschule.de — Link: Naturphilosophie).

Mit Prof. Zimmermann hatten die Veranstalter einen Physiker aus der ersten Reihe eingeladen. Er ist Leiter des Forschungsbereichs Quantenoptik an der Eberhard Karls Universität Tübingen. Wie sein Mentor Theodor Hänsch (Nobelpreis für Physik 2005), bei dem er promovierte und sich habilitierte, zählt Zimmermann zu den führenden Experten für Laserspektroskopie.

Auch nach mehr als hundert Jahren und dem Medienrummel im Einsteinjahr 2005 ist die Quantenphysik für viele Zeitgenossen noch immer ein Buch mit sieben Siegeln. Mit Verzicht auf den mathematischen Formalismus, der auch Physikstudenten nicht leicht fällt, schaffte Prof. Zimmermann mit anschaulichen Beispielen und dem konkreten Bezug zu seiner eigenen Forschungsarbeit einen Zugang in die bizarre Welt der Quanten.

Dass die Quantenphysik keine theoretische Spinnerei ist, belegen ihre vielfältigen technologischen Umsetzungen, z.B. in der Mikroelektronik. Computer, DVD- und MP3-Player, Navigationsgeräte u.v.a.m. sind im Wesentlichen Anwendungen der Quantenphysik.

Die Tübinger Arbeitsgruppe um Prof. Zimmermann hat sich auf die Herstellung und Untersuchung extrem kalter Atome — so genannter Bose-Einstein-Kondensate (BEC — Nobelpreis 2001) — spezialisiert, die mit Hilfe der Laserkühlung (Nobelpreis 1997) auf nur wenige millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden. Bose-Einstein-Kondensate markieren damit die zurzeit kältesten Stellen des Universums.

Einstein hatte bereits vor mehr als achtzig Jahren auf Grund theoretischer Überlegungen und Vorarbeiten des indischen Physikers Bose auf die Möglichkeit einer solchen Zustandsform hingewiesen, die mit den bekannten Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig nicht zu beschreiben sei.

Die technische Herstellung solcher BEC im Labor wurde dagegen erstmals 1995 mit Hilfe der Laserkühlung möglich (Nobelpreis 1997). In einer optische Melasse („Lasersirup“) mit anschließendem Verdampfungskühlen können Atomwolken in Teilchenfallen quasi eingefroren und mit Hilfe quantenoptischer Methoden beobachtet werden. Die dabei auftretenden Interferenzmuster sind charakteristisch für die dualistische Struktur der Quantenobjekte, die zugleich Teilchen- und Welleneigenschaften in sich vereinigen. In der von der Klassischen Physik beschriebenen Alltagswelt gibt es solche Objekte nicht: Tennisbälle zeigen keine Welleneigenschaften.

Prof. Dr. Claus Zimmermann
Prof. Dr. Claus Zimmermann

Zimmermann stellte 2001 mit seinem Team den weltweit ersten Atomchip vor, bei dem ein Bose-Einstein-Kondensat, bestehend aus einer Wolke von Rubidium-Atomen, mit einem Mikrochip verbunden wurde. In dem Kondensat befanden sich bis zu fünfzig Millionen Atome, und alle marschierten gewissermaßen im militärischen Gleichschritt, wie Zimmermann scherzhaft bemerkte.

Der Atomchip war eine wichtige Pionierleistung auf dem Weg zu neuen Speichermedien, wie sie z.B. in einem zukünftigen Quantencomputer eingesetzt werden könnten.

Wie Prof. Zimmermann resümierte, müssen wir in der Quantenphysik unsere gewohnten Alltagsvorstellungen aufgeben und uns auf völlig neue Phänomene und Gesetzmäßigkeiten einlassen.

Im Anschluss an Zimmermanns Vortrag, der mit viel Applaus bedacht wurde, übernahm Prof. Dr. Philipp Wolf (Nell-Breuning-Schule) die Moderation der Gesprächsrunde mit dem Publikum. Es sei eine einmalige Gelegenheit, Fragen an einen Wissenschaftler zu richten, der an vorderster Front mit Nobelpreisträgern auf Augenhöhe zusammenarbeitet.

Die gestellten Fragen bezogen sich auf die Tübinger Forschungsprojekte und die Zukunftsperspektiven der Quantenoptik. In verständlicher Form ging Zimmermann auch auf die Möglichkeit des Quantencomputers und die philosophische Bedeutung der Quantenphysik ein.

D. Herdt, Fachbereich Physik

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Pressebericht von Frau Ziesecke

(Offenbach Post)

Die Quantenwelt sehen und filmen – mit ultrakaltem Licht ist das machbar Tübinger Experimentalphysiker Prof. Dr. Claus Zimmermann bei den 6. Rödermärker Hochschultagen

Ober-Roden (chz) „He, weißt du was? Die Wissenschaft macht Spaß!“ – mit diesem umgetexteten Lied der Europa-Song-Gruppe, dargeboten von Melanie König aus der Klasse 8d, wurde am Montag der 6. Rödermärker Hochschultag in der Kulturhalle eröffnet.

Melanie König
Melanie König

„Wir haben viele offene Fragen, doch kann uns keiner sagen, was uns und die Welt im Innersten zusammen hält...“ Dieser gesungenen Frage kam der Referent des Abends, der Tübinger Experimentalphysiker Prof. Dr. Claus Zimmermann, mit seinem Vortrag „Kann man die Quantenwelt sehen?“ schon recht nahe. Seine Antwort: „Ja, überall, wenn man weiß, wonach man schauen muss!“

Vor zahlreichen Gästen – Schülern ebenso wie interessierten Laien – begrüßten Dr. Dietmar Herdt sowie Rektor Jochen Zeller auch im Namen der Stadt Rödermark als Mitveranstalter den „Physiker aus der allerersten Reihe“, der bei dem Münchner Nobelpreisträger von 2005, Prof. Theodor W. Haensch, maßgeblich mitgearbeitet hat. „Er hat 50 Millionen Atome dazu gebracht, wohlgeordnet, quasi paramilitärisch in Reih und Glied anzutreten“, fasste Dr. Herdt die Erfolge des Physikers zusammen. Mit großer Verständlichkeit, soweit dies vor Laien möglich ist, und mit vielen aus dem Alltagsleben gegriffenen Vergleichen erläuterte Prof. Dr. Claus Zimmermann anschließend die gelungene Sichtbarmachung der Quantenwelt.

In der Quantenmechanik, die sich oft der direkten Anschaulichkeit entziehen und dadurch geheimnisvoll wirkt, gelingt es inzwischen, künstliche quantenmechanische Objekte herzustellen, die gar nicht mehr so klein sind und sich sogar unter speziellen Mikroskopen direkt beobachten lassen. In ultrakalten Gasen, dicht am absoluten Nullpunkt, die mit Laserlicht erzeugt werden können, kann ein besonderer Zustand von Materie auftreten. An diesen extrem kalten atomaren Wölkchen lässt sich die quantenmechanische Wellennatur der Materie nicht nur besonders genau studieren, sondern buchstäblich mit einer Videokamera filmen. In einem spektakulären Experiment hat der Physiker ein solches Bose-Einstein-Kondensat an der Oberfläche eines Mikrochips erzeugt und damit erstmals einen "Atomchip" realisiert, ein Durchbruch, mit dem die Kondensate auch technisch nutzbar werden.

Trotz der schwierigen Materie und der manchmal zu schnellen Sprechweise des Referenten verging den Zuhörern die Zeit wie im Flug, und eine Reihe von Fragen aus dem Publikum rundeten das Gehörte noch ab. Dr. Philipp Wolf, der Organisator der Rödermärker Hochschultage fasste die neben den physikalischen Ergebnissen auch philosophischen Zeit und Raum, Anfang und Ende von Raum und Zeit und schließlich mit dem dritten Vortrag die Frage, was die Welt im Innersten zusammen hält, und zeigte sich beeindruckt, wie es den Referenten gelungen war, das augenscheinlich Unanschaubare anschaubar zu machen. Er dankte vor allem Dr. Dietmar Herdt für die Organisation der physikalisch-philosophischen Veranstaltungsreihe und kündigte als Thema für die nächste Veranstaltungsreihe den Klimaschutz an.

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Songtext zu "Wissenschafts-Rock'n'Roll"

Wissenschafts-Rock'n'Roll Text & Musik: NBS

Refrain:
Hey, weißt Du was:
Die Wissenschaft macht Spaß —
mit Dir und all den andern hier
am Rande der Milchstraße.
Wir haben viele offene Fragen,
denn noch kann uns keiner sagen,
was uns und die Welt im Innersten zusammenhält.

1. Das alte Weltbild der Physik hing schon ziemlich schief an der Wand.
Dann kam Einstein und hat die Struktur von Raum und Zeit erkannt.
Und in Lichtwellenfeldern hat er die Quanten entdeckt —
nur die verborgenen Parameter blieben bis heute versteckt.

Hey, weißt Du was: Die Wissenschaft macht Spaß —
mit Dir und all den andern hier
am Rande der Milchstraße.
Wir haben viele offene Fragen,
denn noch kann uns keiner sagen,
was uns und die Welt im Innersten zusammenhält.

2. Dass die Forschung für die Menschen sein muss, stellen wir klar!
E = mc² — das war auch die Formel für Hiroshima!
Darum denken wir bei allem Fortschritt auch immer daran,
dass mit den Urkräften in falschen Händen viel passieren kann.

Hinter uns der Echohall vom ersten kosmischen Knall,
sehen wir viele bunte Sterne auf- und untergehn.
Für die Kräfte, die uns verbinden,
werden wir eine Gleichung finden,
mit der wir uns — und die Welt noch viel besser verstehn.

Wir haben viele offene Fragen,
denn noch kann uns keiner sagen,
was uns und die Welt im Innersten zusammenhält.

Hey, weißt Du was: Die Wissenschaft macht Spaß —
mit Dir und all den andern hier
am Rande der Milchstraße.
Wir haben viele offene Fragen,
denn noch kann uns keiner sagen,
was uns und die Welt im Innersten zusammenhält.

Download MP3-Song


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