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Gymnasium Marienberg - Forschung hautnah

Exkursion der Q2 ins Forschungszentrum Jülich

Am Donnerstag, dem 11. Januar 2018 war es wieder soweit: Traditionsmäßig fahren die Marienberger NW – Leistungskurse (Biologie, Physik und Chemie) der Q2 im Januar zum Forschungszentrum Jülich, um sich außerhalb der Schule über die neuesten Grundlagenforschungen zu informieren und Wissenschaft „life“ zu erleben.

Das Forschungszentrum gehört mit rund 5.900 Mitarbeitern zu den größten Forschungseinrichtungen Europas. Das Forschungszentrum wurde 1956 gegründet und umfasst eine Fläche von ca. 2,2 Quadratkilometern.

Gemeinsam nach Jülich

Um 08:00 Uhr versammelten sich die Schülerinnen mit ihren Lehrern, um gemeinsam nach Jülich zu fahren. Dort gab es zunächst eine Präsentation, bei der die vielfältigen Forschungsgebiete aus den Bereichen „Energie und Umwelt“ sowie „Information und Hirnforschung“ vorgestellt wurden. Dabei wurden außerdem die Möglichkeiten einer Ausbildung bzw. eines Dualen Studiums erläutert. Danach wurde für die jeweiligen Leistungskurse ein fachspezifisches Programm angeboten.

?COSY ? cooler Synchrotron?

Wir Schülerinnen des Physik-LK durften zunächst den Teilchenbeschleuniger „COSY – cooler Synchrotron“ besichtigen und konnten somit die im Unterricht besprochene Theorie der Beschleuniger in der realen Umsetzung bewundern. Bevor die „heiligen Hallen“ betreten werden durften, musste jede Schülerin aber zuerst mit einem Dosimeter ausgestattet werden, das radioaktive Strahlung misst. Der Beschleuniger „COSY“ wurde 1993 in Betrieb genommen und dient der Grundlagenforschung im Bereich der Elementarteilchen- und Kernphysik. Dadurch soll insbesondere das Verständnis der Eigenschaften von Kernen und Hadronen (das sind Elementarteilchen, die aus zwei oder drei Quarks bestehen) vertieft werden. Der Beschleuniger verursacht jährlich Stromkosten in einer Höhe von 1,5 Millionen Euro, was ungefähr der Strommenge entspricht, die die Stadt Jülich ihren Einwohnern jährlich zur Verfügung stellt. Auch wenn in erster Linie Kabel in allen Formen und Farben zu sehen waren und nicht jedes Detail der Apparatur ganz verstanden werden konnte, waren wir alle rundum begeistert und lauschten gebannt den Erläuterungen.

Magnetresonanztomographen (MRT)

Als nächstes stand ein Besuch im Institut für Neurowissenschaften auf dem Programm, wobei die medizinischen Anwendungen der Kernphysik erforscht und weiterentwickelt werden. Uns wurden die Funktion und der Aufbau eines Magnetresonanztomographen (MRT) sowie eines PET-Scanners (Positronen-Emissions-Tomographie) erklärt und ihre Anwendung in der medizinischen Diagnostik und Therapie erläutert. Wir durften sogar live bei einer Untersuchung im Rahmen der Studie „Tausend Gehirne“ zusehen. Dabei handelt es sich um eine Langzeitstudie, in der in regelmäßigen Abständen die Gehirne von 1000 Probanden gescannt werden, um Aufschluss über die Alterung der Gehirne in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren (z.B. Lebensgewohnheiten, Gesundheitszustand, soziales Umfeld usw.) zu gewinnen. Dies fanden wir besonders interessant, da man mit Hilfe eines funktionellen MRTs sozusagen Menschen beim Denken zuschauen kann.

Insgesamt war es ein sehr interessanter und lehrreicher Besuch im Forschungszentrum Jülich, bei dem wir viel Neues gelernt haben, aber auch bereits Gelerntes vertiefen und in praktischer Umsetzung betrachten konnten.

 

Katerina Moysidis und Leonie Nüsing

Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-8)

Die erste der beiden Stationen nach dem einführenden Vortrag über das Forschungszentrum Jülich war für uns Schülerinnen des Chemie LK das Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-8). Dort erforschen die Wissenschaftler die Chemie der Troposphäre, um beispielsweise eine genauere Wettervorhersage treffen zu können oder mit Hilfe von Messungen der Feinstaubbelastung in der Luft tragfähige Modelle und Lösungsvorschläge für aktuelle Umweltprobleme zu entwickeln.

 

Im Institut wurde uns neben einem einleitenden Vortrag zu den chemischen Abläufen in der Troposphäre und dem Aufbau der Atmosphäre auch die Vorgehensweise bei den Feldversuchen erläutert. Diese werden teilweise lange Jahre geplant und umfassen zum Beispiel Messungen mit herkömmlichen Passagiermaschinen, aber auch mit gesondert umgebauten Forschungsflugzeugen oder einem Zeppelin.

Jülicher Doktoranden berichten über ihre Zeit am Forschungszentrum

 

Wie ist die Atmosphäre am Forschungszentrum Jülich, wie fühlt man sich als Jülicher Doktorand und wohin geht es nach der Promotion? Die vier ehemaligen Doktoranden Christina Korntreff, Christian Heinemann, Andreas Küberl und Annemarie Köhl berichten im Rahmen der Doktorandenverabschiedung "JuDocs 2014 - Karriere made in Jülich" über ihre Zeit am Forschungszentrum Jülich. (mb)

Zusammensetzung der Atmosphäre

Ein Teilstück einer Passagiermaschine samt der dort installierten Technik diente als Anschauungsstück und verdeutlichte die Dimensionen der Messgeräte, die nicht mehr Raum als ein Passagiersitz einnehmen dürfen, und gut ein halbes Jahr lang, während der normalen Linienflüge eines Flugzeugs, weltweit Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre sammeln. Die Messergebnisse sind im Internet auf der Seite des In-service Aircraft for a Global Observing System, kurz IAGOS, frei zugänglich (www.iagos.org).

Unsere zweite Station war das Peter-Grünberg-Institut (PGI-3), benannt nach dem Nobelpreisträger und ehemaligen Mitarbeiter des Forschungszentrums Jülich. Dort hörten wir einen faszinierenden Vortrag über die Möglichkeiten der Mikroskopie von Atomen und Molekülen und konnten uns den Versuchsaufbau danach direkt anschauen.

Rastertunnelmikroskope & Rasterkraftmikroskop

Die Jülicher Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, bei dem sie kleine Moleküle oder Atome an die Spitze eines Rastertunnelmikroskops heften und als hochempfindliche Messfühler einsetzen. Rastertunnelmikroskope lassen sich so in eine Art Rasterkraftmikroskop umwandeln, mit dem sich zum Beispiel die geometrischen Strukturen organischer Moleküle mit sehr großer Genauigkeit im Bereich bis zu etwa einem Nanometer (einem Milliardstel Meter) darstellen lassen. Selbst die Ladungsverschiebung in Dipolmolekülen als Folge von Elektronegativitätsunterschieden der Elemente lässt sich heute bereits visualisieren.

 

Die Messungen erfolgen bei sehr tiefen Temperaturen von fünf Kelvin (ca. –268 Grad Celsius) im Hochvakuum. Bei diesen Temperaturen sind die Moleküle „eingefroren“, das heißt die Atome schwingen nicht mehr gegeneinander und lassen sich so genau erfassen. Den Wissenschaftlern gelingt es sogar, mit Hilfe einer Messspitze gezielt einzelne Moleküle aus größeren Molekülverbänden zu entfernen und an anderer Stelle wieder abzulegen.

 

 

 

Isabell Sistig

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Wie wird der Jülicher Campus in 40 Jahren aussehen? Auf jeden Fall energieeffizient und weitsichtig gestaltet, ein Ort zum Forschen, Arbeiten und Leben mit zukunftsweisender Perspektive. Das Forschungszentrum hat hierfür einen städtebaulichen Masterplan entwickelt. Dieser beinhaltet innovative Ansätze zur Energieeffizienz und eine neue Campusstruktur, die den wissenschaftlichen interdisziplinären Austausch fördern soll.