"Aus Naturwissenschaft und Technik"

In dieser Veranstaltungsreihe werden aktuelle Themen und Forschungsprojekte aus den physikalischen Wissenschaften allgemeinverständlich präsentiert. Namhafte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellen ihre Ergebnisse vor. Die Bandbreite der Themen geht dabei in andere naturwissenschaftliche und auch naturphilosophische Bereiche hinein.

Mittwoch, 12. Oktober 2011, 18:30 Uhr (bitte Uhrzeit und Ort beachten)

In Zusammenarbeit mit EXPERIMINTA

Wie schnell ist Licht? - Messung der Lichtgeschwindigkeit mit der Zahnradmethode
Prof. Dr. Roger Erb, Institut für Didaktik der Physik, Goethe-Universität Frankfurt

Auch wenn aus physikalischer Sicht kein Anlass mehr besteht, die Lichtgeschwindigkeit experimentell zu bestimmen – ist sie doch seit 1983 definiert und auf dieser Basis das Meter neu festgelegt worden – üben Lichtgeschwindigkeitsmessungen nach wie vor eine Faszination aus. Spannend ist dabei, mit einem geschickten experimentellen Aufbau selbst zu erleben, dass das Licht eine zwar endliche, aber sehr große Geschwindigkeit besitzt. Im Vortrag werden verschiedene Verfahren, die Lichtgeschwindigkeit zu messen, diskutiert. Weiter wird an die vergleichsweise einfach durchschaubare Zahnradmethode nach Fizeau erinnert und eine Variante vorgestellt, die dieses Verfahren handhabbar macht. Dabei wird der sehr lange Lichtweg in einem aufgewikkelten Lichtleiter realisiert und die Beobachtung des Versuchsverlaufs durch den Einsatz einer Videokamera vereinfacht.

Ort: EXPERIMINTA, Hamburger Allee 22-24, Frankfurt am Main (Lageplan: hier)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 26. Oktober 2011, 19:30 Uhr

Öffentliche Festveranstaltung anlässlich des Beginns des 188sten Vereinsjahres:

Von Einstein zu Zweistein - Allgemeine Relativitätstheorie im Pseudokomplexen
Prof. Dr. mult. Walter Greiner, Institut für Theoretische Physik, Goethe-Universität Frankfurt a.M.

Walter Greiner: „Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt bei dichten Sternen großer Masse ein merkwürdiges Phänomen voraus: Normalerweise wird jeder hoch geschleuderte Stein wieder auf den Stern zurückfallen. Wenn er aber schnell genug ist, kann er - nach Newton - den Einflussbereich (die Anziehungskraft) des Sterns verlassen. Falls jedoch der Radius dieses Sterns kleiner als der sogenannte Schwarzschild-Radius wird, kann nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie kein Objekt mehr entweichen, auch bei unendlich großer Energie nicht. Selbst das Licht kann dann nicht entweichen, deshalb: schwarzes Loch. Licht besteht nämlich aus einem Schwarm kleiner Wellenzüge (Lichtquanten), die - wegen der Äquivalenz von Energie und Masse - vom Stern angezogen und auf die Oberfläche zurückgezogen werden. In einer neuen, über Einstein hinausgehenden Formulierung der Relativitätstheorie von Peter Hess und mir (wir nennen sie "Pseudokomplexe Relativitätstheorie") bleiben alle klassischen Effekte der Relativitätstheorie (Lichtablenkung, Periheldrehung der Planeten, ...) erhalten, aber die schwarzen Löcher (in der Sprache der Physik sind das "Singularitäten") verschwinden. Das ist sehr befriedigend, denn selbst der liebe Gott könnte nicht mehr helfen können, wenn jemand im Himmel in ein schwarzes Loch fiele. Solchen Unsinn hat der Herrgott bestimmt nicht gemacht.“

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Hörsaal 001 EG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 09. November 2011, 19:30 Uhr

Öffentliche Festveranstaltung: Verleihung von Förderpreisen:

Eugen Hartmann-Preis für Physikdidaktik für das Jahr 2011 an:

Anke Fritsch
"Geschwindigkeit und Beschleunigung in eindimensionalen Bewegungsvorgängen - Entwicklung und Evaluation eines Praktikumsversuchs im Rahmen des Modells der Didaktischen Rekonstruktion "

Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Versuchs zum Thema "Geschwindigkeit und Beschleunigung" mit dem Schwerpunkt gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegung für Studierende des Lehramts an Haupt- und Realschulen. Der Versuch bietet die Gelegenheit eindimensionale Bewegungen auf vielfältige Weise zu untersuchen. Ein Freihandversuch, eine Rollenfahrbahn und ein computergestütztes Messerfassungssystem warten auf ihren Einsatz. Besondere Berücksichtigung findet neben fachlich relevanten Grundfragen auch die studentische Perspektive.

Diana Stein
"Vogelflug als Thema für den Sachunterricht "

Auf dem Boden stehend beobachten Kinder fliegende Vögel und fragen aus eigenem Interesse heraus "Warum können Vögel fliegen?" Die im Evolutionsverlauf hervorgebrachten Anpassungen der Vögel an das Fliegen sowie die physikalischen Grundlagen des Fliegens werden herausgearbeitet. Mit dem Anspruch der altergemäßen Darstellung für den Sachunterricht werden Experimente (Vogel Tim, Flügelprofil, Leichtbauprinzip, etc.) vorgestellt um die Physik des Fliegens verständlich zu machen.

Romina Volk
"Hydraulischer Widder "

Um die Schüler für das Thema "Druck" zu begeistern, wird eine induktiv und mit einem Phänomen beginnende Unterrichtseinheit gewählt, bei der sich die Schülerinnen und Schüler nicht nur mit allen Sinnen sondern sogar unter sportlichem Einsatz betätigen. Ein handlungsorientiertes Stationenlernen schließt sich an. Statt undurchschaubarer Experimente kommen Alltagsgegenstände zu Einsatz. Außer Physik werden - fächerübergreifend - auch Biologie, Sport und Deutsch angesprochen.

Die prämierten Arbeiten werden im Foyer an Stationen vorgestellt.

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Hörsaal 001 EG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 16. November 2011, 19:30 Uhr

Warum das Genom kein Kochrezept ist
Privatdozent Dr. rer. nat. et med. habil Dirk Prawitt, Molekulargenetisches Labor, Universitätsmedizin Mainz

Dirk Prawitt beschäftigt sich in diesem Vortrag mit dem Thema Epigenetik: Im Zeitalter der Sequenzierung des Humangenoms hielt sich lange die Meinung, dass die individuellen Erbinformationen als Bauplan unseres Körpers weitestgehend gesundheitliche Aspekte eines Menschen vorherbestimmen. Dennoch wirken sich Veränderungen oder Defekte dieser Informationen nicht immer auf die gleiche Weise aus. Was zunächst wie ein Wahrscheinlichkeitsproblem aussah, bei dem man nicht alle beteiligten Komponenten kannte, stellte sich mit dem Schlüsselgebiet der Epigenetik als Problem der individuellen Nutzbarkeit der Erbinformationen heraus, welches in Ansätzen auch aufzeigt wie wir selbst Erlebtes an unsere Nachkommen weitergeben können.

Vortrag im Rahmen des 'Wissenschaftsjahres 2011: Forschung für unsere Gesundheit'

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Hörsaal 001 EG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 23. November 2011, 18:30 Uhr (bitte Uhrzeit und Ort beachten)

In Zusammenarbeit mit EXPERIMINTA

Neue Wege zur Speicherung von elektrischer Energie erzeugt durch Windkraft und Solarvoltaik
Prof. Dr. Horst Schmidt-Böcking, Institut für Kernphysik, Goethe-Universität Frankfurt

Um elektrische Energie aus zeitlich variierender Windkraft und Solarvoltaik in großen Mengen rentabel speichern zu können, werden heute vor allem Verfahren der Speicherung durch mechanische Wasserkraft, Druckluft sowie chemische Wasserstoff- oder Methanerzeugung untersucht und entwickelt. Die Wasserpumpspeicherwerke erbringen hier hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit, haben aber den Nachteil, dass die bisherigen Anlagen zwei Wasserbecken in unterschiedlicher Höhe in Berglandschaften brauchen. In Deutschland gibt es in den Bergen kaum noch Raum für solche Anlagen. Eine sehr effiziente alternative Speicherung bieten Wasserdruckspeicherwerke auf dem Meeresboden in großen Tiefen. Energieerzeugung und Speicherung Off-Shore bieten vielversprechende Perspektiven. Die neuen kommenden Techniken werden diskutiert und Visionen vorgestellt, wie in Zukunft unsere Energieversorgung völlig umweltfreundlich gestaltet werden könnte.

ACHTUNG: Der Vortrag findet entgegen der früheren Ankündigung im Physikalischen Verein statt:
Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Großer Hörsaal 1. OG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 30. November 2011, 19:30 Uhr

Was ist Wirklichkeit ? - Über die neuronalen Pforten der Wahrnehmung
Prof. Dr. Heiko J. Luhmann, Institut für Physiologie und Pathophysiologie, Universitätsmedizin Mainz

Physikalische und chemische Prozesse determinieren unsere Wahrnehmung. So können wir aufgrund unserer evolutionär erworbenen Ausstattung mit drei Sehfarbstoffen in der Netzhaut des Auges nur einen kleinen Teil der elektromagentischen Wellen sehen. Biologische Prozesse, wie z.B. eine genetisch determinierte "Rotblindheit", können diese Wahrnehmung weiter einschränken. Eine weitere Stufe der Komplexität wird bei der Verarbeitung von Sinneseindrücken im Gehirn erreicht. Neuronale Netze kodieren zum Teil hoch spezifisch und erstaunlich zuverlässig die aus der Umwelt eingehenden Sinneseindrücke und konstruieren ein Abbild der Umwelt und des eigenen Körpers. Eingriffe in die physikalischen und chemischen Prozesse, wie z.B. durch Einnahme von Drogen, oder pathophysiologische Prozesse, wie z.B. bei Epilepsie oder Phantomschmerz, verändern jedoch die Wahrnehmung und schaffen eine neue "Wirklichkeit".
Webseite des Referenten: hier

Vortrag im Rahmen des 'Wissenschaftsjahres 2011: Forschung für unsere Gesundheit'

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Hörsaal 001 EG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 07. Dezember 2011, 19:30 Uhr

Öffentliche Festveranstaltung: Verleihung von Förderpreisen:

Philipp Siedler-Wissenschaftspreis für das Jahr 2011 an:

Theodor Rascanu (Institut für Kernphysik)
"An Implementation of the ALICE TRD Online Reconstruction "

In dieser Arbeit wird die Implementierung der Echtzeit-Rekonstruktion, Kalibrierung und Darstellung der Daten des ALICE Transition-Radiation-Detektors vorgestellt. Um die bereits vor-handenen Offline-Algorithmen verwenden zu können, musste die Nahtstelle zur dritten Stufe des ALICE Triggersystems imple-mentiert werden. Um die notwendige Geschwindigkeit von 2000 Hz in Proton-Proton-Kollisionen erreichen zu können, mussten die Algorithmen zusätzlich beschleunigt werden ohne dabei die Analysequalität zu beeinträchtigen.

Patrick Reichelt (Institut für Kernphysik)
"Simulationsstudien zur Entwicklung des Übergangsstrahlungszählers für das CBM-Experiment "

In dieser Arbeit wurde eine Simulation eines Übergangsstrahlungszählers entwickelt, welcher für das CBM-Experiment bei FAIR zur Unterscheidung von Elektronen und Pionen aus Schwerionenkollisionen benötigt wird. Es wurde eine systematische Studie der Variation verschiedener Designparameter durchgeführt. Die Vorhersagen ermöglichen eine zielgerichtete Detektorentwicklung. Dementsprechend konstruierte Prototypen können die Anforderungen für CBM sehr gut erfüllen, wie verschiedene, mit den Simulationen übereinstimmende Messungen zeigen.

Jan Uphoff (Institut für Theoretische Physik)
"Produktion von schweren Quarks in ultrarelativistischen Kern-Kern-Kollisionen "

In ultrarelativistischen Kern-Kern-Kollisionen, wie z.B. am Large Hadron Collider (LHC) am CERN, entsteht bei einer Temperatur von mehr als einer Billion Grad Celsius eine besondere Form von Materie – das Quark-Gluon-Plasma. Untersuchungen dieses heißen und kurzlebigen Mediums mit dreidimensionalen Computersimulationen zeigen eine signifikante Produktion von schweren Quarks am LHC, deren Verhalten interessante Rückschlüsse auf das entstandene Quark-Gluon-Plasma zulässt.

Die prämierten Arbeiten werden vorgestellt.

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Hörsaal 001 EG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Mittwoch, 18. Januar 2012, 19:30 Uhr

Die Rolle der anthropogenen Treibhausgase im Klimasystem Erde
Dr. Ingeborg Levin, Institut für Umweltphysik, Universität Heidelberg

Treibhausgase wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan sind natürliche Bestandteile der irdischen Atmosphäre und essentiell für das Leben auf der Erde. Der weltweit seit mehr als zwei Jahrhunderten durch menschliche Aktivität verursachte Anstieg von Treibhausgasen, allen voran des Kohlendioxids, kann jedoch deutliche Veränderungen des Klimas zur Folge haben, mit heute teilweise noch schwer abschätzbaren Auswirkungen auf Mensch und Ökosysteme.

Im Vortrag wird die Entwicklung der wichtigsten anthropogenen Treibhausgase in der Atmosphäre dargestellt und ihre Kreisläufe werden erläutert. Des Weiteren werden Methoden vorgestellt, die es erlauben, regionale und globale Emissionen und deren Veränderungen allein durch Messungen in der Atmosphäre zu bestimmen. Dies ermöglicht eine unabhängige Verifizierung des Kyoto-Protokolls und damit die Überprüfung der vertraglich vereinbarten Minderungen der Emission von Treibhausgasen.

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main, Hörsaal 001 EG (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich

Donnerstag, 26. Januar 2012, 14:00 Uhr

Geoengineering - Plan B gegen den Klimawandel
21. Frankfurter Sonderkolloquium der Reihe Technik und Gesellschaft im Dialog

Gemeinsame Veranstaltung von DECHEMA, Physikalischer Verein, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, DVS, VDI, DBG, GDCh

Nachdem die Bemühungen, den weltweiten CO2 Ausstoß zu senken oder wenigstens zu stabilisieren, weitgehend wirkungslos zu bleiben scheinen, wendet sich die Diskussion häufig der Schadensbegrenzung zu: Wenn die Ursache nicht zu beheben ist, soll wenigstens die Wirkung eingedämmt werden. Solche sogenannten Geo-Engineering-Konzepte zielen entweder darauf ab, die eintreffende Sonneneinstrahlung zu reduzieren oder CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen. Aufforstung von Wäldern, Abtrennung und unterirdische Speicherung von CO2 oder auch Düngung von Algen zur Bindung von CO2 - zahlreiche Maßnahmen zur Verminderung des CO2 Anstiegs und zur Verlangsamung der Erderwärmung werden derzeit diskutiert und bereits erprobt. Lässt sich mit Geoengineering dem Klimawandel entgegenwirken oder kommen die Aktivitäten zu spät? Wie sieht es mit der Kosten-Nutzen-Relation z.B. bei Aufforstungsmodellen aus und gelingt es, sichere unterirdische Lagermethoden für CO2 zu entwickeln? Ob Geo-Engineering als Plan B gegen den Klimawandel taugt, ist Thema des 21. Frankfurter Sonderkolloquiums der wissenschaftlichen Gesellschaften.

CO2 binden durch aufforsten - Potenzial und Grenzen der besterprobten CO2-Speichertechnik
M. Sahm, Forest Carbon Group AG, Darmstadt

Biosphere 2: vom menschlichen Hamstern zur Ökosystemforschung - Lektionen über Pools und Flüsse aus einem einzigartigen experimentellen Großversuch
Dr. U. Rascher, Forschungszentrum Jülich, Jülich

Geoengineering mit Hilfe der Biosphäre
Prof. Dr. Dr. V. Mosbrugger, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Frankfurt am Main

CCS - Eine Option zur Reduktion von CO2-Emissionen
S. Knopf, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover

Ort: DECHEMA HAUS, Theodor-Heuss-Anlage 25, 60486 Frankfurt am Main
Eintritt frei, Anmeldung erwünscht, Anmeldung nur bei DECHEMA: hier klicken

Mittwoch, 15. Februar 2012, 19:30 Uhr

Leidenschaft für Präzision
Professor Dr. Theodor W. Hänsch, Ludwig-Maximilians-Universität München und Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching

Optische Frequenzkammgeneratoren auf der Basis von Femtosekundenlasern ermöglichen heute extrem genaue Vergleiche von optischen Frequenzen mit Mikrowellenfrequenzen. Die ursprüngliche Motivation für diese Entwicklung waren präzise spektroskopische Messungen am einfachen Wasserstoffatom. Heute setzen präzise Labormessungen empfindliche Grenzen für mögliche langsame zeitliche Veränderungen von Naturkonstanten. Laser Frequenzkamm-Generatoren liefern auch das Uhrwerk für neuartige optische Atomuhren, die inzwischen die Genauigkeit der bestem Mikrowellenatomuhren deutlich übertreffen und relative Messunsicherheiten von weniger als 10^(-18) [zehn hoch minus achtzehn] versprechen.

Diese Werkzeuge eröffnen faszinierende Möglichkeiten für fundamentale Experimente, wie beispielsweise neue Tests der Einsteinschen Relativitätstheorie. Frequenzkammgeneratoren eignen sich auch für die genaue Eichung großer astronomischer Spektrographen. Mögliche Anwendungen reichen von der Suche nach fernen erdähnlichen Planeten zur direkten Beobachtung der Expansion des Universums. In der Zukunft sollte es möglich werden, Frequenzkammtechniken in den extremen uktravioletten Spektralbereich und das weiche Röntgengebiet auszudehnen und damit einen großen neuen Spektralbereich für präzise Laserspektroskopie zu erschliessen. Die Frequenzkammtechnik liefert darüber hinaus ein Schlüsselwerkzeug für die Ultrakurzzeitphysik, da sie es möglich machen, das elektrische Feld ultrakurzer Pulse auf einer Zeitskala von Attosekunden zu steuern.

Für seine bahnbrechenden Arbeiten auf dem Gebiet der Präzisions-Spektroskopie erhielt Professor Hänsch im Jahre 2005 den Nobelpreis für Physik. Seit 2005 ist er auch Ehrenmitglied des Physikalischen Vereins.

Ort: Physikalischer Verein, Robert-Mayer-Str. 2-4, Frankfurt am Main (Lageplan)
Eintritt frei, keine Anmeldung erforderlich