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Auf der Suche nach der Genussformel - ein Ausflug in die kulinarische Physik 

Wenn sich ein Physiker in die Küche begibt, dann stellt er sich erst einmal viele Fragen ehe er mit dem Kochen überhaupt anfangen kann:

• Warum wird das Essen im Mikrowellenherd so ungleich erhitzt?
• Was steckt an physikalischen Prinzipien hinter der Zubereitung eines Würstchens?
• Warum sollte man Getränke mit Kohlensäure vor dem Öffnen nicht schütteln?
• Was ist das beste aller Gerichte?

Antworten auf diese und weitere Fragen werden in der Vorlesung mit Experimenten gegeben. Mit den gewonnenen Erkenntnissen zur Physik in der Küche steht nun neuen kulinarische Experimenten nichts mehr im Weg.
Vorlesung mit transportablen Handexperimenten, Inhalt und Physikgehalt kann variiert werden je nach Zielgruppe.

Prof. Dr. Christian Spielmann
ab Klassenstufe 10

Blicke in die Tiefen unser kleinsten lebenden Bausteine

Wie arbeiten einzelne Moleküle und Proteine in unseren Zellen zusammen?  Scharfe Bliicke in unseren Körper und viele Antworten auf spannende Fragen der Biophysik und Medizin liefert die superauflösende Mikroskopie. Mehr dazu in diesem Schülervortrag.

Prof. Dr. Christian Eggeling

Was macht Ötzi im Teilchenbeschleuniger

Natürliche Radioaktivität ist allgegenwärtig. Jeder Stein enthält radioaktive Elemente, selbst in Lebewesen kommen diese vor. Der radioaktive Zerfall wird unter anderem in der Archäologie zur Altersbestimmung verwendet. Mit Beschleunigeranlagen kann man diese geringen Mengen radioaktiver Kerne nachweisen und daraus das jeweilige Alter feststellen. So wurde auch bestimmt, wann der im Jahre 1991 in einem Gletscher in den Alpen gefundene Eismann „Ötzi“ gelebt hat.

Dr. Oliver Forstner

Die Physik erneuerbarer Energien

Sonnen-, Wind- und Bioenergie können jede für sich alleine den Weltenergiebedarf decken - zumindest im Prinzip. Wir diskutieren insbesondere die schöne Physik der Sonnen- und Windenergie, aber auch die Herausforderungen, die noch zu bewältigen sind.

Prof. Dr. Gerhard G. Paulus
ab Klassenstufe 9

Von Abendrot, Regenbogen und Sonnenhunden

Lichterscheinungen in unserer Erdatmosphäre haben die Menschen seit Jahrtausenden fasziniert. Dieser Vortrag beschäftigt sich mit der Entstehung des blauen Himmels, der Erklärung von Morgen- und Abendrot, den unterschiedlichen Färbungen der Wolken, dem Verständnis des Regenbogens, verschiedenen Erscheinungen der Fata Morgana sowie selteneren Phänomenen wie Halos um Mond und Sonne, Nebensonnen, Aureolen (sogenannte "Höfe'') und Glorien. Die Phänomene werden durch eine ganze Reihe von interessanten Experimenten anschaulich dargestellt.

Prof. Dr. Gerhard G. Paulus
ab Klassenstufe 8

Photovoltaik - Physik und Technologie der Solarzellen

Im Vortrag wird auf das aktuelle CO₂- und Energie-Problem eingegangen. Ein Beispiel für die Nutzung regenerativer Energien ist die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie in einer Solarzelle. Das Funktionsprinzip der Solarzelle,  Solarzellentypen und der Herstellungsprozesse einer Solarzelle werden für den Schüler verständlich dargestellt.

Prof. Dr. Gerhard G. Paulus
ab Sekundarstufe II

Physik des Atommülls

Eine der zentralen Fragen der friedlichen Nutzung der Kernenergie ist die Problematik des Atommülls, auch wenn dieser Aspekt durch die jüngsten Ereignisse etwas in den Hintergrund gedrängt wurde.
Unter Atommüll versteht man die radioaktiven (also energiereichen) Zerfallsprodukte des Uran-235 und Plutonium-239, die man trotz ihrer Energie/Radioaktivität nicht zur Energiegewinnung nutzen kann, sondern deponieren muss. Die größten Probleme entstehen dabei durch die Vielzahl an Spaltprodukten und ihre zum Teil extrem lange Lebensdauer.
Mit dieser Vorlesung möchten wir den Schülern einen kleinen Überblick über die durchaus schöne Physik höchst unschöner Substanzen geben. Wir verbinden damit auch die Hoffnung, den Schülern einen Einstieg in die Materie zu vermitteln, mit dem sie eine informierte Meinung zu politisch-technischen Fragen entwickeln können.

Prof. Dr. Gerhard G. Paulus
ab Klassenstufe 10

Extra-solare Planeten

Wir stellen die Methoden vor, mit denen man Planeten bei anderen Sternen entdecken und beobachten kann. Darunter befindet sich auch die Transitmethode, die mit recht kleinen Teleskopen (auch Schulsternwarten) umgesetzt werden kann. Was haben Astronomen bisher über Planetenentstehung gelernt?

Prof. Dr. Ralph Neuhäuser und Kollegen
ab Klassenstufe 10

Neutronensterne werden sichtbar

Wir beobachten junge nahe Neutronensterne, die aus massereichen Sternen nach der Supernova entstehen, in verschiedenen Wellenlängen mit verschiedenen Weltraumteleskopen. Wir stellen vor, was man daraus über die Physik der Neutronensterne lernt.

Prof. Dr. Ralph Neuhäuser und Kollegen
ab Klassenstufe 10

Terra - Astronomie

Wir untersuchen die Auswirkungen kosmischer Ereignisse und der Variabilität der Sonnenstrahlung auf die Erde, die Evolution und die Biosphäre. Dazu nutzen wir sogenannte terrestrische Archive: Berichte der Menschen über Nordlichter etc. (also Sonnenaktivität) sowie Supernovae etc., aber auch Radioisotope in Baumringen und Eis, um daraus auf Hochenergieereignisse zu schließen.

Prof. Dr. Ralph Neuhäuser
ab Klassenstufe 10

Das Weltraum-Teleskop Herschel

Mit seinem 3,5 Meter großen Spiegel war Herschel das größte Weltraumteleskop aller Zeiten. Vier Jahre lang, von 2009 bis 2013, war es das wichtigste "Infrarot-Auge" der Astronomen. Es untersuchte alles, was im All kühle Infrarotstrahlung abgibt, von den Planeten in unserem Sonnensystem bis hin zu weit entfernten Galaxien. Wir erzählen , welche erstaunlichen Ergebnisse die Herschel-Mission gebracht hat.

Prof. Dr. Alexander Krivov
ab Klassenstufe 9

Wie entstehen Planeten?

Obwohl man in den letzten Jahren mehrere hundert Planeten um andere Sterne entdeckte, kann diese Frage noch nicht abschließend beantwortet werden. Während es die Natur offenbar leicht schafft, Planeten um Sterne zu bilden, gelingt es den theoretischen Astrophysikern nur bedingt, auch passende Entwicklungsmodelle zu finden, die die Planeten "zur Welt bringen". Aber die Theoretiker geben nicht auf...

Prof. Dr. Alexander Krivov
ab Klassenstufe 9

Staub um Universum

Viele der Atome, aus denen die Erde und auch wir bestehen, stammen aus dem Inneren von Sternen und sind als kleine Staubteilchen in unser Planetensystem gelangt. Wir stellen anhand dieser Staubteilchen den Materiekreislauf in unserer Galaxis vor und berichten, wie man sie astronomisch beobachtet und welche Rolle Laborexperimente bei der Interpretation der Beobachtungen spielen.

Prof. Dr. Alexander Krivov
ab Klassenstufe 10

Nach Absprache können für Schulklassen auch Führungen an den Sternwarten in Jena und Großschwabhausen angeboten werden.

Natürliches und technisches Sehen

Optische Systeme haben eine lange Geschichte. Sie haben bereits vor vielen Jahrtausenden Eingang in das tägliche Leben der Menschheit gefunden, denken wir nur an den Spiegel, dessen Nutzung schon weit in vorchristlicher Zeit dokumentiert ist. Mikroskope und Teleskope trugen entscheidend zum Verständnis unserer Welt bei, so nutzte beispielsweise Galilei vor rund 400 Jahren ein Linsenteleskop bei seinen Beobachtungen und entdeckte Mondgebirge, Sonnenflecke, Saturnringe und einige Jupitermonde. Obwohl die Natur im Laufe der Evolution mehr als zwanzig verschiedene Sehprinzipien entwickelt hat, entsprechen die technischen Umsetzungen in optischen Systemen bis heute i.a. dem Vorbild des menschlichen Auges. Im Rahmen des Vortrags werden verschiedene Sehprinzipien aus der Natur vorgestellt und Möglichkeiten zur Realisierung von neuartigen Bildaufnahmesystemen diskutiert. Ein prominentes Beispiel betrifft die Facettenaugen der Insekten - sogrannte Multi-Aperturoptiken erlauben die Realisierung von optischen Systemen mit kleiner Baugröße und neuer Funktionalität.

Prof. Dr. Andreas Tünnermann und Kollegen
ab Klassenstufe 8

Laser - das besondere Licht

LASER stellen eine in ihren Eigenschaften einzigartige Lichtquelle dar. Basierend auf dem quantendynamischen Effekt der stimulierten Emission, den Albert Einstein 1917 postulierte, sind die resultierenden Eigenschaften der Laserstrahlung, z.B. hinsichtlich der Kohärenz und Leistungsdichte, mit keiner konventionellen Lichtquelle der Welt darstellbar. Dadurch hat sich der Laser als unersetzliches Werkzeug in jeder modernen Gesellschaft etabliert. Ohne Laser wären z.B. eine schnelle Datenübertragung, neuste Anwendungen in der Medizin und in der industriellen Fertigung nicht vorstellbar.

Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Prof. Dr. Stefan Nolte und Kollegen
ab Oberstufe

Attosekunden-Laserphysik

Die kürzesten Laserpulse haben eine Dauer von nur einigen 10 Attosekunden - eine Attosekunde ist ein Milliardstel einer Milliardstel Sekunde. Damit ist es prinzipiell erstmals möglich, die Bewegung der Elektronen in Atomen und Molekülen direkt mit den Methoden der Laserphysik zu beobachten. Interessanterweise sind viele Effekte der Attosekunden-Laserphysik mit erstaunlich einfachen theoretischen Modellen zu begreifen - Oberstufenphysik reicht aus!

Prof. Dr. Gerhard G. Paulus
ab Oberstufe

Optik in der Industrie - Von Metamaterialien bis Holographie

Wie werden aus Erkenntnissen der Grundlagenforschung neue Technologien, die wir im Alltag nutzen? Zwei Doktoranden erzählen, wie sie in einem von der EU geförderten Projekt an der Schnittstellen zwischen Industrie und universitärer Forschung arbeiten.

Daniel Werdehausen und Jannik Trapp, Doktoranden in der Konzernforschung der Carl Zeiss AG
ab Klassenstufe 9

Supraleiter von der Forschung zur Anwendung oder "Coole" Experimente bei tiefen Temperaturen

Gezeigt werden einige Experimente mit flüssigem Stickstoff also bei rund -250 Grad Celsius. Bei tiefen Temperaturen zeigen Festkörper besondere elektrische, magnetische aber auch mechanische Eigenschaften. So werden Stähle spröde und zerbrechen Blumen wie Glas. Materialien können ohne elektrischen Widerstand Strom transportieren. Supraleiter, die diesen verlustfreien Energietransport ermöglicht, erlauben es aber auch z.B. Züge schweben zu lassen. Mit ihrer Hilfe kann man heute Sensoren bauen, die Magnetfelder von Hirn und Herz messen können. Im Rahmen des Vortrages werden die physikalischen Grundlagen dieser Phänomene vorgestellt und an Hand von Schauexperimenten verdeutlicht.

Apl. Prof. Dr. Frank Schmidl
ab Klassenstufe 9                                                                                                 

Diamantähnliche Materialien - Wie? Warum ? Wozu?

Jeder kennt Diamanten: superhart, teuer, selten, funkelnd und wie die Werbung verspricht "unvergänglich". Diamanten können sogar künstlich hergestellt werden! Warum also soll man sich eigentlich dann noch mit der 2. Liga beschäftigen: den diamantähnlichen Materialien? Neben dieser Frage werden noch weitere Fragen in der Vorlesung beantwortet: Was sind eigentlich diamantähnliche Materialien? Wie werden sie hergestellt? Was ist wichtig bei der Synthese? Wo kommen sie zum Einsatz?

Prof. Dr. Carsten Ronning
ab Klassenstufe 9

Spezielle Relativitätstheorie mit Zirkel und Lineal
Warum ist es nachts dunkel?
Leben wir in einem beschleunigt expandierenden Weltall?
Licht auf krummen Wegen: Gravitationslinseneffekt

Prof. Dr. Holger Cartarius
ab Oberstufe

Alles Relativ - Einsteins Theorie Heute
Schwarze Löcher
Endstadien der Sternentwicklung

Prof. Dr. Reinhard Meinel, Prof. Dr. Bernd Brügmann, Prof. (i.R.) Dr. Gerhard Schäfer
ab Oberstufe

Auf der Suche nach dem Bauplan des Universums
Was die Welt im Innersten zusammenhält - von Atomkernen, Quarks und Higgs Teilchen bis zu den Strings

Jun.-Prof. Dr. Martin Ammon, Prof. Dr. Holger Gies, Prof. Dr. Andreas Wipf
ab Oberstufe

Lebt Schrödingers Katze noch?

Schrödingers Katze ist gleichzeitig tot und lebendig, oder etwa doch nicht? Wer oder was entscheidet den Zustand der Katze? Wo liegen die Grenzen zwischen Quantenwelt und unserer bekannten Welt? Gibt es nicht nur eine Welt sondern Viele Welten? Diese und andere Frage zum eigenartigen Verhalten der Quanten werden in der Vorlesung diskutiert.

Prof. Dr. Christian Spielmann
ab Oberstufe

Rund um die Experimente am LHC am CERN

Am CERN in Genf werden Protonen (Wasserstoffkerne) und Blei-Kerne auf höchste Energien beschleunigt und aufeinander geschossen. Bei diesen Reaktionen entstehen neue Teilchen – unter anderem das „Higgs-Boson“, welches allen anderen Teilchen Masse verleiht. In der Vorlesung wird erklärt, wie die Anlagen am CERN aufgebaut sind und was bei den Experimenten gemessen wird.

Dr. Oliver Forstner