Blick auf einen Flur mit Säulenbögen, dahinter diskutierende Menschen.

Auf der Frühjahrstagung der DPG

Sich mit Physikern aus der ganzen Welt austauschen, tolle neue Erfahrungen sammeln und eine Woche Abwechslung vom Schulalltag: Dazu habt ihr jedes Jahr auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) die Chance. Fünf Tage lang versammeln sich Physiker aus aller Welt auf dem internationalen Treffen, das jedes Jahr in einer anderen Stadt veranstaltet wird. Dieses Jahr wurde die Frühjahrstagung von der Technischen Universität Berlin ausgerichtet und wir haben die Gelegenheit genutzt, unsere eigene Forschung zu präsentieren.

Die DPG ist nicht nur Anlaufstelle für alle Physiker und Physikbegeisterten, sondern bietet auch Schülerinnen und Schülern immer wieder Gelegenheit, mitzuwirken. Im Zuge unseres W-Seminars Physik am Ignaz-Günther Gymnasium in Rosenheim machten wir uns auf den Weg nach Berlin, um dort Poster zu unseren Experimenten mit dem Überthema „granulare Materialien” vorzustellen. Wir, das sind Katharina, Anna Maria, Ann-Kathrin, Tamara, Yannick, Felix und ich (Adrian), die das W-Seminar Physik gewählt haben. Solch ein Seminar muss jeder in der 11. Jahrgangsstufe belegen. Ziel ist es, eine wissenschaftliche Arbeit zu einem selbst gewählten Thema zu schreiben. Nachdem wir den Schwerpunkt Physik gewählt hatten, ging es bei uns nicht nur darum, sich ins Thema einzulesen und darüber zu schreiben – wir haben tatsächlich auch selbst experimentiert, um unsere eigenen Ergebnisse zu präsentieren.

Die Postersession

Das Angebot solcher W-Seminare hängt normalerweise von der Ausrichtung der Schule und den verschiedenen Lehrern ab. Selbst zu forschen kann zwar mehr Arbeit bedeuten, bietet euch aber auch mehr Chancen, zum Beispiel am Wettbewerb Jugend forscht teilzunehmen. Vielleicht ist es euch auch lieber, sich nur in ein Thema einzulesen und nicht selbst zu experimentieren – das solltet ihr auf jeden Fall bedenken. Wenn ihr an Wettbewerben und Veranstaltungen wie der DPG-Frühjahrstagung teilnehmen wollt, ist es wichtig, einen engagierten Lehrer zu haben. Wir sind durch unseren Seminarleiter Herrn. Dr. Grillenbeck auf die Frühjahrstagung aufmerksam geworden.

Der Auftakt der Frühjahrstagung war die Eröffnung durch den Tagungsleiter, bei der sowohl der Präsident der TU Berlin als auch der Präsident der DPG alle Teilnehmer begrüßten. Es folgte der Festvortrag ”From Laser Light to Brain Dynamics”, passend zum internationalen Jahr des Lichts, zu dem 2015 ausgerufen wurde. Da wir mit unseren eigenen Postern angereist waren, war die Postersession natürlich ein absolutes Muss und bot uns die Gelegenheit, im offenen Gespräch jedem Interessierten unsere Experimente näherzubringen. Genauso viel Spaß machte es aber auch, bei den anderen zu gucken und sich neue Themen anzueignen und erklären zu lassen. Wann bietet sich schon einmal die Gelegenheit, sich mit so vielen Physikern auszutauschen und neue Lösungsansätze und Erklärungen auch für das eigene Thema zu finden?

Teilnehmen könnt ihr mit ganz unterschiedlichen Themen, natürlich solange sie mit Physik zu tun haben. Bei uns drehte sich alles um sogenannte Granulate, also Materialien, die aus vielen kleinen Partikeln bestehen. Sand ist zum Beispiel solch ein Granulat und das spannende an granularen Materialien ist, dass sie sich je nach Situation wie ein Festkörper oder wie eine Flüssigkeit verhalten: Ann-Kathrin und ich haben mit Hilfe von Computersimulationen und eines experimentellen Aufbaus versucht zu verstehen, wie sogenannte Konvektionsrollen in einer flachen rotierenden Box entstehen (siehe die Infobox unten). Tamara und Anna Maria haben an der Fachhochschule Rosenheim geforscht, wie verschiedene granulare Materialien Schall absorbieren. Zudem haben Katharina und Felix den Wärme- und Yannick den Feuchtetransport in granularen Medien untersucht.

Die Postersession war für uns zwar das absolute Highlight der Tagung, aber es wurde noch viel mehr geboten. Auf keinen Fall darf man sich die Ausstellungen der verschiedenen eingeladenen Firmen entgehen lassen: Dort werden neue und etablierte Technologien vorgestellt, die beide faszinierend sein können. Neben den neuartigen Errungenschaften der einzelnen Firmen war alles, was mit Lasern zu tun hatte, ein Hingucker. So konnte man zum Beispiel mit Laserpistolen ein Wettschießen veranstalten und nebenbei viele tolle Werbegeschenke sammeln. Angeboten wurden neben den Ausstellungen ebenfalls mehrere Laborbesichtigungen angeboten, wobei es allerdings zeitlich durchaus knapp werden kann, sich wirklich alles anzuschauen. Deshalb empfiehlt es sich, vorher einen Plan für sein persönliches Programm zu erstellen.

Wenn ihr Lust habt, auch einmal ein Poster auf der DPG-Frühjahrstagung zu präsentieren, könnt ihr sogar eine Förderung beantragen, um die Reise zu finanzieren. Neben dem Spaß an der Physik ist auch nicht zu vernachlässigen, dass man selbstständig eine andere, und vielleicht ganz neue, Stadt besichtigen kann.

Konvektionsrollen

Thermische Konvektion über menschlicher Hand

Konvektion (von Lat. convectum: mitgetragen) bezeichnet allgemein eine kreisförmige Strömung in Flüssigkeiten oder Gasen. Ein bekanntes Beispiel ist thermische Konvektion: Wird ein Gefäß mit Flüssigkeit von unten beheizt, können thermische Ungleichgewichte entstehen, in Folge derer es zu Bewegungen (sogenannten Konvektionsströmen) in der Flüssigkeit kommt. Genauso können warme Körper zu Konvektionsströmen in der umgebenden Luft führen.

Konvektion gibt es aber nicht nur in Flüssigkeiten und Gasen, sondern auch in Feststoffen, die sich teilweise wie Flüssigkeiten verhalten, nämlich dem Granulat. Erstmals aufmerksam wurde man auf Muster, die in einem bestimmten Experiment im Granulat entstehen. Dabei ließ man einen Zylinder, mit Granulat und einer Flüssigkeit gefüllt, um seine Längsachse rotieren. Dabei kam es zu einer Trennung (Segregation) von Flüssigkeit und Granulat, was sich in einer senkrecht zum Zylinder verlaufenden Streifenbildung äußerte.

In weiteren Experimenten ersetzte man den Zylinder durch einen flachen Behälter und veränderte das Füllmaterial. Der Behälter rotierte ebenfalls um die Längsachse, aber im Unterschied zu den vorherigen Experimenten wurde auch mit einer reinen Granulat-Füllung experimentiert. Das Ergebnis war erstaunlich: Auch im Granulat in der flachen Box kam es zu einer Segregation.

Konvektionsrollen in einer Granulatmischung
Diese Bilderserie zeigt, wie sich Konvektionsrollen bei der Segregation von unterschiedlich großen Granulat-Teilchen bilden.