Naturwissenschaft im Zelt: Physiker erforschen die Welt mit allen Sinnen

Naturwissenschaft im Zelt: Physiker erforschen die Welt mit allen Sinnen

Besucher des Wissenschaftssommers können die faszinierende Welt der kleinsten Teilchen kennen lernen

Physikalische Erscheinungen, die außerhalb der menschlichen Wahrnehmungsfähigkeit stehen, präsentiert die Fachrichtung Physik der Universität im Wissenschaftszelt. Unter dem Motto „Die Welt mit anderen Augen sehen“ werden winzigste Oberflächenstrukturen vermessen, Wärmestrahlung sichtbar gemacht und Gold oder Silber in Schmuck aufgespürt. 

VON GERHILD SIEBER
 
Ein Turm aus schillernden Seifenblasen, die über den Rand hoher Plexiglasröhren wabern – „diesen Hingucker zeigen wir als Brücke zu den physikalischen Phänomenen, die wir nicht sehen, hören oder fühlen können“, erklärt Karin Jacobs, Professorin für Experimentalphysik. Sie und ihre Mitarbeiter stellen beim Wissenschaftssommer die Funktionsweise eines Messgerätes mit extrem verfeinertem Tastsinn vor: das Rasterkraftmikroskop. Mit ihm kann man Oberflächenstrukturen sichtbar machen, die nur so groß sind wie ein millionstel Millimeter, beispielsweise ein Molekül. Dazu bewegt sich ein „Tastfinger“ über eine Oberfläche, auf der er Strukturen im Nanometerbereich „ertastet“; sie werden anschließend auf einem Computerbildschirm sichtbar gemacht. Die Struktur einer Musik-CD, der Flügel einer Motte, ein Lack, der sich über eine Oberfläche ausbreitet wie Honig über ein Butterbrot, oder ein sich teilendes Bakterium: Diese und weitere Beispiele werden anhand faszinierender, bunter Bilder im Wissenschaftszelt der Uni am Tbilisser Platz zu sehen sein. Zwar wird das empfindliche Messgerät dort nicht ausgestellt, doch die Physiker führen seine Funktionsweise mit einem Modell samt sich bewegendem Tastfinger vor. Das Gerät selbst kann bei der Langen Nacht der Wissenschaften auf dem Campus besichtigt und selbst erprobt werden.

„Das Rasterkraftmikroskop ist universell einsetzbar“, erläutert Karin Jacobs, die damit unter anderem Oberflächen von Autoreifen und Schuhsohlen untersucht. Doch nicht nur das äußere Profil interessiert sie, sondern die Bestandteile des Materials. „Ein Gummireifen besteht aus Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk und Ruß. Und alle diese Komponenten, die nur wenige Nanometer groß sind, können wir im Rasterkraftmikroskop sichtbar machen“, sagt die Physik-Professorin. Sie sind ausschlaggebend für die Eigenschaften des Reifens. „Kautschuk macht den Reifen elastisch und sorgt für genügend Reibung, und Ruß bildet das Kohlenstoff-Rückgrat, das Festigkeit und Halt gibt.“

Neben dem Tastsinn zeigen die Wissenschaftler aus der Experimentalphysik, wie optische Wahrnehmung jenseits sichtbarer Wellenlängen funktioniert. Im Infrarotbereich können Besucher das mit einer Wärmebildkamera ausprobieren: Die sichtbar gemachte Wärmestrahlung zeigt zum Beispiel an, ob ein Computer gerade heftig rechnet oder aber eine Ruhepause einlegt.

„Es ist nicht alles Gold, was glänzt“ – so haben die Physiker ihren Messstand zur Identifizierung von Schmuckmetallen überschrieben. Wer wissen will, ob sein Schmuckstück echt ist, kann das hier per Röntgenfluorenszenz-Analyse prüfen lassen. „Wir richten radioaktive Strahlung auf das Schmuckstück oder die mitgebrachte Münze, die daraufhin Röntgenstrahlung aussendet“, erläutert Dr. Herbert Wolf vom Lehrstuhl für Technische Physik. Am speziellen Muster der Röntgenstrahlen können die Physiker ablesen, welche Metalle in der Probe sind.