Forschung hautnah  - Exkursion der NW Leistungskurse der Q2 und Q1 ins Forschungszentrum Jülich

 

Traditionell fahren die Marienberger NW – Leistungskurse (Biologie, Chemie und Physik) der Q2 im Januar zum Forschungszentrum Jülich, um sich außerhalb der Schule über die neuesten Grundlagenforschungen zu informieren und Wissenschaft „life“ zu erleben. 

Neu war in diesem Jahr, dass nicht nur die Q2 an einem Termin nach Jülich fahren sollte, sondern zum ersten Mal auch die Q1. Aufgrund von Änderungen im Curriculum und zusätzlichen Angeboten für die Q2 (wie z.B. das Röntgenpraktikum an der Uni in Düsseldorf für den Physik LK und Interessierte aus dem Physik GK oder ein work-shop im Neandertal für den Biologie LK) beschlossen die beteiligten Fachschaften, ab diesem Jahr statt mit der Q2 in den kommenden Jahren mit den Schülerinnen der Q1 diese traditionsmäßige Exkursion durchzuführen. In diesem Jahr sollte dazu ein „Probelauf“ starten. 

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

Am 16.01.2020 war es dann zunächst für die Q2 soweit. Um 08:00 Uhr versammelten sich die Schülerinnen mit ihren Lehrern Frau Jungblut, Herrn Dr. Poßberg und Herrn Krieger an den zwei gecharterten Bussen, 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.

 

Hier die Berichte der einzelnen Kurse:

Chemie LK

Für uns, 23 Schülerinnen des Chemie-Leistungskurses mit unserem Lehrer, Dr. Norbert Poßberg, ging es zunächst ins Institut für Energie und Klimaforschung, in dem wir mehr über die chemischen Vorgänge in der Atmosphäre und ihre Auswirkungen auf das Klima lernen konnten.

Den Jülicher Forscherinnen und Forscher geht es unter anderem darum zu verstehen, wie sich vom Menschen verursachte Einflüsse, insbesondere aus den Bereichen Energieproduktion und Energieverbrauch, genau auf Luftqualität und Klima auswirken – und zwar regional wie weltweit. Wir bekamen zum Beispiel einen Einblick, wie das Institut seine Daten für die Erstellung von Klimamodellen sammelt und konnten uns ein Messsystem anschauen, das in Passagierflugzeugen während normaler Linienflüge mitgeführt wird und mit Messungen zur Erforschung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre beiträgt. Neben flugzeug- und ballongestützten Experimenten nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für ihre Untersuchungen auch ein Messfahrzeug, einen Zeppelin und eine atmosphärische Simulationskammer (SAPHIR). 

 

Einblick in die Welt der Atome

Danach besuchten wir das Ernst-Ruska-Centrum, eine gemeinsame Forschungseinrichtung des Forschungszentrums Jülichs und der RWTH Aachen. Dort erfuhren wir mehr über die atomar auflösende Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen. Besonders interessant war die Besichtigung von Europas erstem chromatisch korrigierten Elektronenmikroskop „PICO“, welches genauere Einblicke in den Aufbau von Molekülen und atomaren Strukturen ermöglicht.

PICO steht für Pikometer, dem Milliardstel Teil eines Millimeters (oder wissenschaftlich: 1 pm = 10–12 m), und ist eines der leistungsstärksten Elektronenmikroskope der Welt. Das fast fünf Meter hohe und rund 15 Millionen Euro teure Messgerät erreicht eine Rekordauflösung von 50 Pikometern und erlaubt somit detaillierte Einblicke in die Welt der Atome. Das Transmissionselektronenmikroskop ist auf einem 200 Tonnen schweren, luftfedergedämpften Fundament gelagert, damit die hochpräzisen Messungen nicht durch Vibrationen, etwa ausgelöst durch den nur wenige Kilometer entfernten Braunkohletagebau, gestört werden.

Der Tag war insgesamt sehr hilfreich, weil wir mehr über mögliche Wege nach dem Abitur erfahren konnten und gesehen haben, wie der Alltag in der Forschung aussieht und so auch Einblicke in Bereiche bekommen konnten, die wir so nicht direkt in der Schule behandeln.

Für den Chemie LK: Frederike Feld, Alina Karbach

 

Bild 1: Das Elektronenmikroskop PICO kann einzelne Atome sichtbar machen.

Bild 2: Ein auf vier Luftkissen gelagertes Betonfundament dämpft alle Erschütterungen.

Bildnachweis: Forschungszentrum Jülich (2)

Physik LK

 

Wir, der Physik LK, haben das Institut für Kernphysik (IKP) COSY und das Institut für Neurowissenschaften und Medizin besucht.

Im Institut für Kernphysik wird Grundlagenforschung in Bereichen der Hadronen-, Teilchen- und Kernphysik geführt. Dort wurden wir von einer Doktorandin durch einen Teilchenbeschleuniger geführt und haben wesentliche Sachen über das Kühlersynchrotron COSY gelernt. Es war spannend zu sehen, wie das theoretische Wissen, welches wir im Unterricht erlernen, in die Praxis umgesetzt werden kann. 

Im Institut für Neurowissenschaften und Medizin haben wir uns in zwei kleine Gruppen aufgeteilt, in denen uns dann die wesentlichen Prozesse der funktionellen Magnetresonanz-Tomographie (MRT) und der Positron-Emissions-Tomographie (PET) vorgestellt und erklärt wurden. Das Ziel der Forschung dieses Instituts ist die Entwicklung eines realistischen, dreidimensionalen Modells des menschlichen Gehirns.

Am frühen Nachmittag sind dann alle LKs gemeinsam mit dem Bus wieder zurück zur Schule gefahren. 

Ein sehr eindrucksvoller Tag mit interessanten Einblicken in die Arbeit eines Physikers.

Fahrt der Q1 am 28.01.2020 nach Jülich und die Berichte der einzelnen Kurse:

 

Am 28.1. startete morgens um 8:15 Uhr ein Bus mit gut gelaunten Schülerinnen der Leistungskurse Biologie, Chemie und Physik der Q1 mit ihren Lehrern Frau Harrs, Herrn Krieger und Frau Wedekind zu ihrer Exkursion ins Forschungszentrum Jülich. 

Biologie LK

Nach unserer Ankunft wurden wir durch einen kurzen Vortrag in die Struktur des Forschungszentrums in Jülich eingeführt. Uns wurde zum Beispiel erzählt, dass es eine internationale Institution auf 2,2 Quadratkilometer mit über 6000 Mitarbeitern ist. Besonders interessant fand ich die vorgestellten Energiespeichermethoden und auch die Informationen über mögliche Ausbildungen und duale Studiengänge, die in Jülich angeboten werden. 

Nach dem Vortrag hatte jeder Leistungskurs die Chance sich zwei fachnahe Institute anzuschauen. Der Biologie LK durfte in dem ersten Institut ein Labor der Sicherheitsstufe 1 besichtigen. Momentan wird daran geforscht, wie man durch Mikroorganismen Laktat gewinnen kann. Damit wurde bereits erfolgreich ein kompostierbarer Plastikersatz hergestellt. Während der Führung haben wir erfahren, wie man heutzutage und in der Zukunft versucht, die Forschung durch technische Hilfsmittel zu optimieren.

In der zweiten Institution wurde an verbesserten Pflanzen für die Agrarindustrie geforscht. Dort haben wir uns viele verschiedene Gewächshäuser angeschaut. Auch hier wurden viele Arbeitsschritte von Maschinen übernommen, zum Beispiel das Bewässern, Fotografieren der Pflanzen oder das Untersuchen der Wurzeln durch MRT oder PET-Scans. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mir der Ausflug gut gefallen hat und uns geholfen hat den Horizont über das Wissen aus dem Biologiebuch zu erweitern. Außerdem haben wir gelernt, wie vielfältig und weitgreifend die Aufgabenbereiche in der Biologie sind.

(Mia Stümpges, Bio LK, Q1)

Chemie LK

Als Chemie LK haben wir Führungen im Bereich Umwelt und Energie besucht. 
In der ersten Führung haben wir etwas über die Troposphäre und chemische Reaktionen in ihr erfahren. Dazu haben wir erst einen einleitenden Vortrag über die Zusammensetzung und grundsätzliche Vorgänge in der Troposphäre gehört und anschließend die Simulationskammer Saphir erklärt bekommen, in der die Umgebung in der Troposphäre simuliert werden kann. Dies geschieht durch das Einführen von Gasen, die entweder im Labor synthetisiert wurden, oder durch Pflanzen entstanden sind. 
Daraufhin sind wir zum Helmholtz-Zentrum gefahren, wo wir uns mit Nanochemie beschäftigt haben. Dazu wird ein sogenannter Reinraum benötigt, den wir uns von außen angeschaut haben. Wir konnten ihn leider nicht betreten, da jeder kleinste Partikel eine Verunreinigung bewirken würde. Trotzdem war es sehr interessant, die Labore zu sehen. Leider hatten wir nicht genug Zeit, um uns alles ausführlich anzuschauen. 
Abschließend empfanden wir den Tag als sehr informativ und spannend, da wir einen Einblick in das Arbeiten im Labor erhalten haben und etwas über die Anwendung der im z.T. im Unterricht behandelten Inhalte gelernt haben.

Physik LK

Zu Beginn hörten wir einen Vortrag, in dem wir generelle Informationen zum Forschungszentrum und spezifische Informationen zu Ausbildungs- und Studienmöglichkeiten bekamen. Zwei Forschungsschwerpunkte werden hier in Jülich behandelt: Hirnforschung und Klima & Energie. Wir als Physik-LK haben uns besonders mit der Hirnforschung beschäftig und waren im Institut für Physik der Medizinischen Bildgebung. Dort haben wir den Aufbau und die Funktionsweise des MRTs erklärt und gezeigt bekommen. Die einzelnen Bestandteile des MRTs konnten wir in echt sehen, wodurch der Aufbau sehr verständlich war. Außerdem wurden uns Aufnahmen eines MRTs gezeigt und die Stärke des Magnetfeldes des MRTs demonstriert, indem eine kleine Metall-Perle an einer einfachen Schnur in die Nähe der MRT-Öffnung gehalten und diese sofort von dem Magneten angezogen wurde. Die Führung war sehr verständlich erklärt und dadurch sehr interessant, aus diesem Grund konnten wir sehr viele Informationen mitnehmen.

Danach besuchten wir noch den Teilchenbeschleuniger COSY. Leider konnten wir nicht in den Teilchenbeschleuniger gehen, da die Wartungszeit bereits zu Ende war und die Messungen schon wieder gestartet hatten. Dennoch wurde uns die Funktionsweise des Beschleunigers, die wir bereits im Unterricht durchgenommen hatten und die Ziele, die mit den Experimenten verfolgt werden, erklärt.

Diese Exkursion zum Forschungszentrum Jülich war sehr interessant, da man die Theorie aus dem Physikunterricht auch einmal angewandt sehen konnte und man besonders mit dem MRT Menschen durch Physik helfen kann.

Von Sara Junker und Luisa Löwen

Fotos der Leistungskurse aus der Q1: Krieger und Wedekind