Von weicher zu harter Materie

2023 Fachkurs PHYSIK (Oberstufe)

Begriffe wie Joghurt, Magnete, Milch, Flüssigkristalle, Blut, Polymere, Leiter und Isolatoren haben im Alltag nicht unbedingt viel miteinander gemeinsam. Jedoch liegen aus der Sicht von Physiker*innen alle diese Dinge im Bereich der kondensierten Materie, oder genauer im Bereich von “soft” bis “hard matter”. Ein Verständnis dieser Stoffe auf mikro-, meso- und makroskopischer Basis ist in der modernen Physik, ja der modernen Technik und Medizin unerlässlich und bildet deshalb eines der größten Teilgebiete der physikalischen Forschung.

Thematisch bedeutet dies, dass wir in diesem Kurs einen Einblick in die Mechanik, Thermodynamik, Fluidynamik, Chemie, Biologie und elektrischen Eigenschaften von Materialien gewinnen.

Wir werden an Beispielen von weicher (meist biologischer) und harter Materie (Festkörper) interaktive Experimente entwerfen und durchführen. Wir lernen, wie man mit Hilfe der eigenen Hände, kreativen Nachdenkens und, je nach Experiment, mathematischer Methoden herausfindet, woraus die Welt besteht. Dabei führen uns einfache chemische und physikalische Tests wie u.a. der Nachweis von Stickstoff und die Bestimmung von elektrischem Widerstand schließlich zu hochmodernen Methoden der Strukturaufklärung wie Röntgenspektroskopie und Elektronenmikroskopen.

Abschließend schauen wir uns auch an, in welchen Bereichen die Physik der kondensierten Materie eine große Rolle spielt – sei es in der Entwicklung von zukünftigen Speichermedien, der Forschung an Medikamenten oder der Optimierung von Technologien in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Kursleitung

  • Max Hansen, Doktorand am Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität in Frankfurt am Main
  • Jesse Jones, Doktorand am Institut für biomolekulare Modellierung der TU Berlin

Veröffentlicht im November 2022 in Akademiejahr 2023, Fachkurse 2023, Physik von ; zuletzt geändert: 1. Dezember 2022
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