Jugend forscht 2008

Beim Bundesfinale des 43. Wettbewerbs "Jugend forscht" war die stärkste Fachgruppe die Physik. Wir stellen einige der Projekte - auch die Sieger - vor. Videos zu den hier vorgestellten Projekten finden Sie auf unserem Youtubekanal (siehe Link in der rechten Spalte).

Tsunami-Modellierung

Der jüngste Teilnehmer im Bereich Geo- und Raumwissenschaften war Frederic Folz aus Saarlouis. Er konstruierte ein Modell, mit dem er Tsunamis nachstellen und ihre Wirkung auf verschiedene Gebäude simulieren konnte. Er stellte dabei fest, dass Gebäude in Tropfen- oder in "ICE"-Form am wenigsten Kraft durch die über sie hereinbrechenden Wellen erleiden müssen und daher gegen Tsunamis am wenigsten anfällig sein sollten. Die Arbeit wurde von der Jury mit einem Sonderpreis belohnt: Frederic Folz erhält 500 Euro von der WE-Heraeus-Stiftung und eine Einladung zur Tagung der Gesellschaft der Naturwissenschafter und Ärzte, GDNÄ.

Graphen: Dünnste Kohlenstoff-Schichten

Die drei Schüler blicken nach oben, wo mehrere Streifen einen durchsichtigen Folie gespannt sind.
Projekt Graphen bei Jugend forscht 2008

Beim Schreiben mit dem Bleistift werden recht dicke Schichten Kohlenstoff von der Graphit-Mine abgerieben. Seit einigen Jahren gelingt es jedoch im Labormaßstab auch, einlagige Kohlenstoffschichten zu erhalten. Dieses Material heißt "Graphen" mit langem "e". Die Jungforscher Tobias Kaufmann, Luca Banszerus und Michael Schmitz aus Bad Münstereifel in Nordrhein-Westfalen schafften es, mit Mitteln aus dem Schul-Labor einlagige Graphenschichten herzustellen und zu charakterisieren. Sie konnten aus ihren Nano-Kohlenstoff-Teilchen einen Feldeffekt-Transistor und einen hochempfindlichen Gassensor herstellen. Eine Arbeit, die mit dem Preis für die originellste Arbeit, gestiftet von der Bundeskanzlerin und mit 1700 Euro dotiert, belohnt wurde.

Kosmische Hintergrundstrahlung in der Satellitenschüssel

Timo Stein und Christopher Förster aus Berlin nutzten eine handelsübliche Satellitenschüssel für den Fernsehsatellitenempfang, um das Echo des Urknalls zu bestimmten. Überall im Universum ist der Rand des ursprünglichen Plasmas zu sehen, dass etwa 300.000 Jahre nach dem Urknall durchsichtig wurde. Damals war dieses Plasma etwa 3000 Kelvin heiß. Doch da unser Kosmos seitdem etwa tausend mal größer geworden ist, ist damit auch die Temperatur dieser Strahlung um den Faktor tausend geringer geworden. Nur noch 2,7 Kelvin besitzt diese kosmische Hintergrundstrahlung, die in jeder Himmelsrichtung zu sehen ist. Durch geschickte Anordnung und trickreiche Kalibration gelang es den beiden Schülern, die Hintergrundstrahlung nachzuweisen und ihre Temperatur zu bestimmen - mit einem Versuchsaufbau, der für hundert Euro an jeder Schule nachgebaut werden kann. Ein verdienter erster Platz im Bereich Geo- und Raumwissenschaften, dotiert mit 1500 EUR, zusammen mit dem Preis der Astronomischen Gesellschaft, die noch einmal 300 EUR Preisgeld hinzufügt.

Fusionsreaktor zum Mitnehmen

Drei Studenten aus München, Max Bigelmayr, Magnus Anselm und Sebastian Glasl, haben realisiert, was im großen Maßstab mehrere hundert Millionen Euro kostet: einen Kernfusionsreaktor. Anders als an den Experimenten der Profi-Physiker, die letzendlich Energie aus Kernfusion erzeugen wollen, nutzen die Physikstudenten keinen magnetischen, sondern einen elektrostatischen Einschluss des Plasmas. In einem kugelförmigen Feld wird Deuterium auf den Fokus einer Kugel beschleunigt. Dort reichen die Bedingungen zur Kernfusion aus, es entsteht Tritium oder Helium. Die dabei erzeugten Neutronen werden gemessen und beweisen, dass es tatsächlich zur Fusion kommt. Energietisch lohnt der Reaktor nicht, nur etwa 40 Nanowatt Fusionsleistung entstehen. Als Neutronenquelle kann der Kugelreaktor jedoch tatsächlich auch außerhalb von Jugend Forscht eine Anwendung erhalten. Eine Arbeit, die mit dem Sonderpreis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, DPG, ausgezeichnet wurde (750 Euro).

Wassertropfen bei Aufprallen beobachtet

Wolf Richard und Andreas Meinel aus Baden-Württemberg ist aufgefallen, dass Wassertropfen, die auf eine berußte Glasplatte fallen, wieder abprallen. Mit systematischen Filmaufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera konnten die beiden das Aufprall- und Deformationsverhalten der Wassertropfen analysieren und charakterisieren. Ein einfaches theoretisches Modell, mit dem sie die Verteilung der Energie in kinetische, potenziell und Verformungsenergie berechnen können, beschreibt die Bewegung der Tropfen sehr erfolgreich. Der Lohn der Mühe: der mit 1000 Euro dotierte zweite Platz im Bundeswettbewerb im Fach Physik.

Polygone im Wasserbecken

Den Bundessieg im Fach Physik in diesem Jahr sicherte sich David Wittkowski aus Nordrhein-Westfalen. Der 17-jährige Schüler des Heinrich-Heine-Gymnasiums in Mettmann konstruierte einen Flüssigkeitszylinder mit rotierendem Boden und starren Wänden. Lässt man darin Wasser rotieren, so bilden sich Ellipsen oder gleichseitige Vielecke aus. Welche Objekte am Gefäßboden sich abzeichnen ist eine Frage der Rotationsgeschwindigkeit, des Füllstands und der Zähflüssigkeit des benutzten Mediums. Die Theorie zum Symmetriebruch des rotierenden Wassers konnte der Jungforscher mit Hilfe eines selbst geschriebenen Computerprogramms untermauern. Nun freut er sich über 1500 Euro Preisgeld von Jugend forscht.

Levitron: Schwebender Magnetkreisel

Ein Beitrag, der ohne Prämierung aus dem Bundeswettbewerb hervorgegangen ist, stammt aus Rheinland-Pfalz. Felix Risch und Maximilian Klein aus Landau bauten ein Levitron. Dabei veränderten Sie den ursprünglichen Aufbau aus den 1980er Jahren und erzeugten ein Magnetfeld, dass eine beeindruckende Schwebehöhe und -dauer (bis über eine Stunde) eines Magnetkreisels ermöglicht. Der "kleine" Physik-Sonderpreis der DPG war ihnen damit sicher.