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Öffentliche Veranstaltungsreihe „Tanz der Atome“ >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
Plasmen und Tarnkappen live
Am 17. Juni startete die zweiteilige öffentliche Veranstaltungsreihe „Tanz
der Atome“ aus dem Fachbereich Physik der Universität
Stuttgart. „Besonders für Schülerinnen und Schüler“,
so der Moderator Prof. Gert Denninger in seinem Grußwort „wollen
wir die Naturwissenschaften erlebbar machen“. Die spektakulären
Experimente und die kuriosen Einsichten rund um die Welt der Physik
fanden in den modernen Räumlichkeiten des Mercedes-Benz Museums
statt.
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Was ist eigentlich Plasma? Und
was kann man damit machen? Diesen Fragen ging Prof. Ulrich
Stroth vom Institut für Plasmaforschung der Uni auf
den Grund. Vor gespannten Schüleraugen demonstrierte
er dies an einem Experiment. Man nehme ein vakuumdichtes
Einmachglas und stelle es in eine Mikrowelle, schalte sie
ein und dimme danach etwas das Licht. Und schon erscheinen
sie: Die „guten Geister“. Je nachdem, welche
Atome sich im Glasinnern befinden, wird eine andere leuchtende
Farbe erzeugt. Umgekehrt kann man an der Farbe des Plasmas
erkennen, um welches Material es sich dabei handelt. Plasmen
sind uns auch aus dem Alltag bekannt. Der Inhalt von Energiesparlampen,
Neonröhren oder auch Blitze und die Polarlichter, sind
nichts anderes als Plasma oder Plasmaeffekte. Wenn man es
genau nimmt, bestehen etwa 99 Prozent des uns bekannten Universums
aus Plasma – Lebewesen stellen die
einzige Ausnahme dar.
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Spektakuläre Experimente mit Plasmen
gab es zum Auftakt der Reihe „Tanz der Atome“.
(Foto:
Murat) |
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Plasma ist ein wahres Multitalent: Man kann es beispielsweise
als Lichtquelle benutzen. Plasmaleuchter sind viel effizienter
als herkömmliche Glühlampen, die nur fünf Prozent
des Stroms in Licht und 95 Prozent in Wärme umwandeln. Plasma
eignet sich ebenfalls zum Ätzen von Mikrochips, zum Beschichten
von Oberflächen, zum Reinigen von Gasen, zum Sterilisieren
von Kunststoffflaschen aber vor allem: Plasma eignet sich als Energiequelle.
Die Sonne kann hierbei als Vorbild dienen. Das große Fusionskraftwerk
wandelt soviel Wasserstoff in Helium um, dass sie pro Sekunde um
fünf Tonnen leichter wird. Würde auf der Erde das gleiche
gelingen, so könnte man mit 100 Kilogramm Tritium und 150
Kilogramm Deuteronium soviel Energie erzeugen, die sonst in 2.700.000
Tonnen Kohle enthalten wäre. Solche Fusionen können mithilfe
des Plasmas gelingen. Die Umsetzung dieser Methode steckt allerdings
noch in den Kinderschuhen.
Harry Potter aus Sicht der Physik
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Auch im zweiten Vortrag ging es um ein Rätsel, das erst
von zukünftigen Physikern gelöst werden kann. Ist
es möglich, eine Tarnkappe à la Harry Potter herzustellen,
die ihren Träger unsichtbar macht? Die Antwort gab Prof.
Harald Giessen vom vierten Physikalischen Institut in seinem
engagierten, dank zahlreicher Demonstrationen trotz der komplexen
Materie sehr anschaulichen Vortrag. Das Geheimnis der Tarnkappenforschung
liegt in der Optik. Jedes Material „bricht“ das
Licht anders. Deswegen erscheint uns auch ein Strohhalm in
einem Glas Wasser nicht gerade, sondern leicht abgeknickt.
Allerdings bleibt der Strohhalm trotzdem sichtbar. Die Frage
ist: gibt es Materialien, die das Licht so brechen, dass uns
die Objekte gar nicht erst erscheinen, also unsichtbar machen?
Es gibt sie: die sogenannten Metamaterialien aus Gold-Nanostrukturen.
Sie haben die verblüffende Eigenschaft, Licht in die „falsche“ Richtung
zu brechen. Mit solchen Erkenntnissen könnten auch Superlinsen
für bessere Mikroskope gebaut werden. Stuttgarter Wissenschaftlern
ist es sogar weltweit zum ersten Mal gelungen, ein dreidimensionales
Metamaterial herzustellen, das Radarstrahlen zum „verschwinden“ bringt.
Nikolaos Karatsioras
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Prof. Giessen demonstriert, wie das Aussehen eines Schachbrettmusters
davon abhängt, ob eine Kugel davor mit Luft oder Wasser
gefüllt ist.
(Foto: Wölfel) |
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