Prof. Dr. Wolfgang Lohmann, CERN und DESY Zeuthen, Gastprofessor der BTU Cottbus - Senftenberg

Der Nobelpreis für Physik ging 2013 an Peter Higgs und Francois Englert für die Vorhersage eines neuen Teilchens, des Higgs Bosons, dessen Existenz in Experimenten am CERN 2012 bestätigt wurde. Ein großes Rätsel der Physik, warum es Teilchen mit und ohne Masse gibt, wurde gelöst.
Allerdings erfordern kosmologische Beobachtungen, etwa bei der Rotation von Galaxien, weitaus mehr Masse im Universum, als wir sehen. Dieses Rätsel, und weitere weiße Flecke im Bauplan des Universums, werden vorgestellt und diskutiert.

Geeignet ab Klasse 11.

Prof. Dr. Götz Seibold, Fachgebiet für Computational Physics

Supraleiter sind Materialien, die ihren elektrischen Widerstand unterhalb einer bestimmten Sprungtemperatur verlieren, d. h. sie transportieren den elektrischen Strom reibungsfrei. Dadurch sind diese Systeme für eine Vielzahl von Anwendungen interessant, wie zum Beispiel zum Erzeugen von Magnetfeldern in Kernspintomographen oder Elementarteilchen-beschleunigern.
Im Bereich der Festkörperphysik ist die Supraleitung eines der aktivsten Forschungsfelder, sowohl im Hinblick auf das Verständnis dieses Phänomens als auch hinsichtlich der Suche nach neuen Verbindungen mit höheren Sprungtemperaturen.
Der Vortrag erläutert die Geschichte der Supraleitung, von der Entdeckung bis zu neueren Nobelpreisen, die für dieses Gebiet vergeben wurden. Wesentliche Anwendungen der Supraleitung werden vorgestellt und wesentliche Aspekte des Phänomens erläutert.

Geeignet ab Klasse 10.

Prof. Dr. Michael Bestehorn, Fachgebiet Statistische Physik und Nichtlineare Dynamik

Von der Galaxie zur Zelle -

• Dauer: 1 Unterrichtsstunde (45 Minuten)
• geeignet für Schüler, die an Naturwissenschaften interessiert sind, ab 10. Klasse
• PDF-Datei: [ pdf ]

Inhalt:

1. Selbstorganisation
2. Instabilitäten
3. Beispiele aus Physik, Chemie und Biologie
4. Entropie und zweiter Hauptsatz
5. Einheitliche Beschreibung

Prof. Dr. Michael Bestehorn, Fachgebiet Statistische Physik und Nichtlineare Dynamik

• Dauer: 2 Unterrichtsstunden (2 x 45 Minuten)
• geeignet für Schüler aus Physik- oder Mathematikleistungskurs, 11. oder 12. Klasse
• PDF-Datei: [ pdf ]

Inhalt:

1. Was ist Chaos?
2. Chaos in der Physik
3. Die Entdeckung des Chaos
4. Edward Lorenz, die Lorenz-Gleichungen
5. Iterationsformeln, Computerprogramme
6. Das Doppelpendel
7. Wie lässt sich Chaos messen?
8. Chaos und Vorhersagbarkeit

Prof. Dr. Jürgen Reif, Lehrstuhl Experimentalphysik II/Materialwissenschaften

In dem Vortrag wird die Funktionsweise des Lasers vorgestellt. [Dies kann nach Absprache auf unterschiedlichem Anspruchsniveau (10. Kl bis LK 12. Kl) erfolgen]. Dazu werden das Prinzip der Lichtentstehung, die Wechselwirkung von Licht mit Materie, das Phänomen der stimulierten Emission diskutiert. Mit sehr anschaulichen Experimenten wird die Lichtverstärkung im Lasermedium, der Aufbau und die Funktion eines Lasers demonstriert. Das Phänomen der nichtlinearen Optik wird am Beispiel der Erzeugung der ersten Oberwelle (Frequenzverdopplung) erklärt und im Experiment gezeigt.
Je nach Nachfrage können verschiedene Lasertypen diskutiert werden oder verschiedene Anwendungen, z.B. in der Wissenschaft, in der Technik, in der Medizin, im Umweltschutz, in der Kommunikation oder der Aufbau einer "Laser Light Show".

Prof. Dr. Jürgen Reif, Lehrstuhl für Experimentalphysik II/Materialwissenschaften

apl. Prof. Dr. Reiner Schmid, Arbeitsgebiet für Leichtbaukeramik

Die klassische Informationsverarbeitung und -übertragung beruht bisher immer auf dem Schalten und Leiten von elektrischen Strömen. Dies führt zu prinzipiellen Problemen, die das Wachstum der Rechenleistung schließlich begrenzen.
Diese Nachteile können im Prinzip überwunden werden, wenn anstelle von elektrischen Strömen Licht zur Informationsübertragung und -verarbeitung eingesetzt wird. Photonen sind nicht auf Leiterbahnen angewiesen, sondern können sich frei in "Strahlen" gerichtet ausbreiten. Die Signale werden mit Lichtgeschwindigkeit weitergeleitet und die Strahlen können sich gegenseitig störungsfrei durchdringen. Dies eröffnet den Weg für einen hohen Grad an Parallelität verschiedener Rechenvorgänge.
Macht man sich die Tatsache bewußt, dass elektronisches Rechnen eigentlich nichts anderes ist als das Ein und Ausschalten von logischen Signalen (Bits), und ein Computer aus sehr vielen solchen Schaltern besteht, die Signale ein- und ausschalten, dann ist die Entwicklung schnellerer optischer Schalter notwendig, um digitale Operationen auf optischem Wege durchzuführen.

Prof. Dr. Jürgen Reif, Lehrstuhl für Experimentalphysik II/Materialwissenschaften

Die Informationstechnologie (Computer, Telekom, Datenübertragung) wird gegenwärtig weitgehend beherrscht von der klassischen Halbleiter-Technologie auf Silicium-Basis. Wenn die technische Entwicklung in demselben Tempo weitergeht wie bisher ("Moore's Law": Die Leistung der elektronischen Bauelemente verdoppelt sich alle 1,5 Jahre), so stösst diese Entwicklung bald an ein Ende: die Strukturen müssen so klein werden, dass Quanteneffekte - z.B. Tunneleffekt - die Funktion stark beeinträchtigen. Völlig neue Ansätze zum Aufbau der Schaltungen müssen entwickelt werden, bis hin zur Nutzung einzelner Moleküle als Schalter. Gleichzeitig steigt bei stetig wachsendem Volumen der Datenübertragung sowohl der Bedarf an Übertragungskapazität als auch der Bedarf an Übertragungssicherheit. Das eine Problem könnte durch otpische Verfahren gelöst werden, das andere durch quantenmechanische Verschlüsselungsmethoden (Quantenkryptographie).
Der Vortrag wendet sich vornehmlich an die LK Physik der Jahrgangsstufen 11/12.

Dr. Olaf Gutschker, Zentrum für Studierendengewinnung und Studienvorbereitung (College)

Solarenergie ? Find' ich gut. Das hat Zukunft. Ist gut für die Umwelt. Aber: Funktioniert das denn schon richtig? Ist der Wirkungsgrad nicht viel zu klein? Ist das nicht viel zu teuer? Geht das nicht nur in südlichen Ländern? Ist das Wetter in Cottbus nicht zu schlecht dafür? - Die Meinungen über Solarenergie gehen weit auseinander. Der Vortrag soll zeigen, daß es sehr viele Möglichkeiten gibt, die kostenlose Energie der Sonne zu nutzen - der bekannte Kollektor auf dem Dach ist nur eine davon. Außerdem wird in dem Vortrag unter anderem geklärt, warum Eisbären nie weinen müssen und wie der Wunsch der "No Angels" nach "Daylight in your eyes" erfüllt werden kann. Und daß es zur Solarenergie sowieso keine Alternative gibt. Und schon gar nicht in Cottbus.

Teilchen-Wand-Wechselwirkungen als Grundlage für Sensoren, Katalysatoren und Solarzellen

Prof. Dr. Dieter Schmeißer, Fachgebiet für Angewandte Physik/Sensorik

Es werden die allgemeinen physikalischen Beschreibungen von Teilchen-Wand-Wechselwirkungen vorgestellt und speziell ausgelegt für Moleküle, die mit Metall- oder Halbleiteroberflächen in Wechselwirkung treten. Die dabei beobachtbaren Phänomene der Adsorption, Chemisorption und die Antwort der Oberflächen durch die Bildung von Oberflächenrandschichten und Raumladungszonen werden diskutiert. Folgende Beispiele solcher Oberflächenwechselwirkungen werden vorgestellt:

• Drei-Wege-Katalysator im Automobil 
• Ammoniaksynthese über Fe-Katalysatoren 
• Sensor zum Nachweis von entzündbaren Gasen 
• elektrochemische Solarzellen

Dr. Klaus Müller, Fachgebiet für Angewandte Physik/Sensorik

Vom Teppich, der keine elektrostatische Aufladung mehr erzeugt, bis zum elektronischen Schaltkreis, all dies wird mit elektrisch leitenden Kunststoffen möglich. Der Vortrag soll einen Überblick über die Mechanismen der Leitfähigkeit in Kunststoffen und die wichtigsten Anwendungen geben. Außerdem wird auf unsere Tätigkeiten auf dem Gebiet der elektronischen Bauteile (Transistoren) aus Polymeren eingegangen.

Dr.-Ing. Karsten Henkel, Fachgebiet für Angewandte Physik/Sensorik

Dipl.-Ing. Carola Schwiertz, Fachgebiet für Angewandte Physik/Sensorik

Staubkörner gibt es immer und überall. Diese haben oft negative Wirkungen - Allergien, Lungenerkrankungen etc. - besonders die ganz kleinen sind die schlimmen. Aus diesem Grund wird an immer neuen, verbesserten Nachweismethoden für feinste Partikelgrößen geforscht.
Solche feinen Partikel bzw. Tröpfchen (auch Aerosole genannt) können mittels Schwingquarzsensoren detektiert werden. Da diese Methode besonders preiswert ist, können solche Messgeräte an sehr vielen Orten eingesetzt werden - auch "daheme".