Folge 19: Faszination Physik – Verändert Teilchenphysik die Welt?

Shownotes

Mehr zum Thema unter folgenden Links: Forschungspofil der Johannes Gutenberg-Universität Mainz [DFG-Graduiertenkolleg Teilchendetektoren] (https://www.kernphysik.uni-mainz.de/dfg-graduiertenkolleg-teilchendetektoren/) Forschungspodcast

Moderator: Daniel Reißmann Musik: "Peaceful piano polyrhythms" von Liam Mansfield (premiumbeat.com)

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„Faszination Physik – Verändert Teilchenphysik die Welt?“

mit Hendrik Smitmanns

Autor

Alles was wir sehen können, alles was wir anfassen können, alles was wir hören können, beruht auf der Physik. Physiker: innen wollen bis auf die kleinste Ebene vordringen und verstehen, wie die Welt funktioniert. Wie kann man junge Menschen dazu bringen, sich für diese Dinge zu begeistern, sich mit ihnen auseinanderzusetzen und vielleicht sogar in diesem Bereich zu forschen und zu arbeiten? Welche Rolle spielt die Wissenschaftskommunikation dabei und ist Teilchenphysik gefährlich? Unter anderem darüber sprechen wir heute. Aber wir schauen auch, wie wissenschaftliches Arbeiten während Corona lief und welche tollen Forschungs- und Unterstützungsangebote die Uni Mainz für Studierende und Doktorand:innen zur Verfügung stellt, die auch gerade im Bereich der Teilchenphysik arbeiten und forschen.

Alles was wir sehen können, alles was wir anfassen können, alles was wir hören können, beruht auf der Physik. Physiker: Intro

Alles was wir sehen können, alles was wir anfassen können, alles was wir hören können, beruht auf der Physik. Physiker: Sprecherin

Alles was wir sehen können, alles was wir anfassen können, alles was wir hören können, beruht auf der Physik. Physiker: Minds of Mainz. Der Gutenberg Talk.

Alles was wir sehen können, alles was wir anfassen können, alles was wir hören können, beruht auf der Physik. Physiker: Ein Forschungspodcast der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

Alles was wir sehen können, alles was wir anfassen können, alles was wir hören können, beruht auf der Physik. Physiker: Autor

Schön, dass Sie auch bei dieser Podcast-Folge wieder mit dabei sind – ich grüße Sie. Mein Name ist Daniel Reißmann und ich bin der Gastgeber dieser Forschungs-Podcast-Reihe. Gemeinsam mit Ihnen möchte ich wissenschaftliche Themen und Fragestellungen erkunden. Es gibt unfassbar viel Spannendes und Wissenswertes zu erfahren. Ich möchte Ihnen durch diese Podcast-Reihe Forschung und Wissenschaft an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz nahebringen – und zeigen, an welchen Themen und Fragestellungen die Wissenschaftler: Mein Name ist Hendrik Smitmanns. Im Moment promoviere ich an der Gutenberg Universität in Mainz in Physik. Ich habe letztes Jahr im Dezember hier angefangen. Ich promoviere in Physik. Angefangen Physik zu studieren habe ich in Aachen an der RWTH. Da habe ich mit einem Bachelor in Physik angefangen. Den ich nicht vollenden durfte. Muss man leider so sagen. Weil ich im letzten Mathematik-Fach endgültig durchgefallen bin. Da ich aber trotzdem Physik studieren wollte und auch darin arbeiten wollte, habe ich mir dann einen neuen Weg suchen müssen. Ich bin dann an die Fachhochschule Aachen gegangen, habe dann einen Bachelor in Physik-Ingenieurwesen gemacht und durfte damit dann zurück an die RWTH kommen, um meinen Master in Physik zu machen, den ich dann überwiegend während Corona gemacht habe, dann Anfang letzten Jahres abgeschlossen habe und dann habe ich mich auf die Suche nach Promotionsstellen begeben und bin dann durch Zufall eigentlich hier in Mainz gelandet. Was eigentlich ganz witzig war.

Herr Smitmanns, Sie haben Physik studiert, haben Sie eben schon gesagt. Dann die ganz einfache Frage: War Physik auch Ihr Lieblingsfach in der Schule?

Herr Smitmanns, Sie haben Physik studiert, haben Sie eben schon gesagt. Dann die ganz einfache Frage: Smitmanns

Neben Mathe, tatsächlich ja. Also ich hatte gerade in der achten bis zehnten Klasse das Glück, wirklich Physiklehrer zu haben, die mich für Physik begeistern konnten und wir haben Versuche und Phänomene angeguckt, und die die Neugier für Physik geweckt haben und auch ehrlich gesagt haben, bei Nachfragen ab einem gewissen Punkt: Okay, hier weiß ich nicht weiter. Das kann ich so nicht beantworten. Dafür müsste man weiter sich das Thema angucken, weiter vertiefen oder halt studieren. Und gerade so in der Sekundarstufe I – die haben mich sehr für Physik begeistert.

Neben Mathe, tatsächlich ja. Also ich hatte gerade in der achten bis zehnten Klasse das Glück, wirklich Physiklehrer zu haben, die mich für Physik begeistern konnten und wir haben Versuche und Phänomene angeguckt, und die die Neugier für Physik geweckt haben und auch ehrlich gesagt haben, bei Nachfragen ab einem gewissen Punkt: Und dann haben Sie es studiert. Wurden da Ihre Erwartungen erfüllt? Konnten da viele Ihrer Fragen beantwortet werden?

Ja. Am Ende meines Abiturs hatte ich einen Plan. Okay, jetzt habe ich überlegt, was möchte ich studieren. Ich habe mich dann für Physik doch relativ schnell entschieden, habe auch zügig die Zusage in Aachen gekriegt und dann war auch eigentlich klar, dass ich nichts Weiteres machen oder suchen möchte. Und in der Schule sind mir Mathe und Physik eigentlich immer relativ leichtgefallen. Und dann sagt man: Kein Plan überlebt den Kontakt mit dem Feind. Ich bin im Studium dann am Anfang sehr hart aufgeschlagen. Der Unterschied zwischen Schule und Studium war schon sehr groß und gerade wo ich das Glück hatte, in der Schule nicht viel lernen zu müssen, fehlte mir diese Disziplin am Anfang vom Studium. Wenn es drohte, abgehängt zu werden, habe ich mich eigentlich nicht mehr reinzusetzt, was dann auch letzten Endes dazu geführt hat, dass ich mit Verzögerung meinen Bachelor im ersten Anlauf nicht geschafft habe. Aber grundsätzlich war das Studium natürlich trotzdem super. Alle Physiksachen habe ich ja auch bestanden, letzten Endes. Nur halt die Mathematik hat mich da gekillt.

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Ja, ich wollte auch so ein bisschen verstehen, wie die Welt funktioniert, auch zum Teil im Kleinsten. Also auf ganz, ganz kleiner Ebene, auf atomarer Ebene. Also was hält die Welt im Innersten zusammen, könnte man sagen. Wollten Sie das auch wissen? Hat Sie das auch interessiert eigentlich? Woraus besteht das alles, was uns umgibt?

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Smitmanns

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Ja, die Frage hat mich schon immer begleitet. Immer zu überlegen, wie funktioniert was. Viel vom ingenieursmechanischen Punkt, wenn man sich Maschinen anguckt, wie funktionieren die? Aber wenn man sich natürlich dann die Prozesse immer kleiner anguckt, warum verbrennt etwas? Kommt man natürlich in die Chemie rein. Und wenn man dann noch kleiner geht, kommt man natürlich irgendwann in die Physik und es war schon immer so dieses mehr Wissen. Man guckt sich ein Thema an und liest dann was und versucht, es zu verstehen, und dann sieht man halt neue Begriffe und es wird quasi noch kleiner gemacht und dann geht man da weiter rein und irgendwann kommt man natürlich dann bei den kleinsten Teilchen an, die dann versuchen, zumindest zu erklären, wie die ganze Welt funktioniert.

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Reißmann

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Also würden Sie auch sagen, mir ist das häufig so begegnet, Physik ist eigentlich DIE Naturwissenschaft?

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Smitmanns

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Ja, also ich würde jetzt nicht sagen DIE Naturwissenschaft, das klingt so, als wäre Physik jetzt wichtiger als die anderen Naturwissenschaften. Das ist natürlich nicht der Fall. Alle anderen Naturwissenschaften haben natürlich ganz klar auch ihre Berechtigung, insbesondere wenn man mir jetzt kompliziertere Fragen zu Chemie stellen würde, könnte ich die im Leben nicht beantworten. Und ich glaube, Physik geht halt auf die kleinste Ebene, auf das Elementarste der Naturgesetze runter und möchte die verstehen. Während die anderen Naturwissenschaften eher schon in Abstraktion davon gehen, die man auch machen muss, weil man es einfach sonst nicht beschreiben, berechnen oder verstehen kann und die natürlich dann auch viel praktische Anwendung letzten Endes damit machen können.

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Sprecherin

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Die Geschichte der Physik reicht weit zurück. Schon in babylonischen und altägyptischen Hochkulturen waren Kenntnisse von praktischer Mechanik und angewandter Mathematik bekannt – bspw. im Bereich der Astronomie. Als Vater der Physik gilt Thales von Milet. Er lebt um 600 v. Chr. Für ihn war das Wasser das stoffliche Grundprinzip, auf das alles zurückzuführen ist. Von Milet beschäftigte sich unter anderem mit dem Aufsteigen warmer Luft und magnetischer Anziehung. Spätere Naturphilosophen wie Aristoteles legten der Welt die vier Grundelemente Feuer, Wasser, Erde und Luft zugrunde. Die antike Physik erlangte zwischen 300 und 150 v. Chr. ihren Höhepunkt. Für die Physik wurde immer mehr Mathematik genutzt, sie wurde also mathematisiert. Außerdem begann man physikalisches Wissen zu nutzen, um praktische Probleme zu lösen. Im Mittelalter wurden in arabischen Ländern viele Erkenntnisse über die Optik gewonnen – zum Beispiel beim Sehvermögen, bei Lichtausbreitung und -brechung und die Reflexionsgesetze konnten verifiziert werden. Zu dieser Zeit fand auch der Übergang zur Experimentalphysik der Moderne statt. Im Europa des Mittelalters beschäftigen sich die Gelehrten vor allem mit dem Phänomen der Bewegung und fanden unter anderem heraus, dass Masse und Impuls eines Gegenstandes zusammenhängen. Zu diesem Zeitpunkt wurde auch an Aristoteles` These gezweifelt, dass es kein Vakuum gäbe. Langsam kam man in die Lage, bestehende Thesen zu überprüfen und gegebenenfalls zu widerlegen. In der Renaissance ab circa 1450 wurde der Weg frei für die klassische Physik. Die Physik löste sich von althergebrachten Dogmen – auch noch aus der Zeit von Aristoteles und wandte sich messenden, experimentellen und mathematischen Methoden zu. Die moderne Physik hielt mit dem 20. Jahrhundert Einzug. Unter anderem sind hier die Quantentheorie von Max Planck und die Relativitätstheorie von Albert Einstein zu nennen.

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Reißmann

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Würden Sie sagen, dass sich Ihr Blick auf die Welt, auf das, was uns umgibt, durch Ihr Studium verändert hat?

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Smitmanns

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Ich denke durch Studium im Speziellen schon. Ich meine, wenn man natürlich studiert oder eine Ausbildung macht oder allgemein durchs Älter werden, ändert sich natürlich grundsätzlich der Blick auf die Welt. Gerade am Anfang vom Studium, wo man die grundlegenden Sachen von Mechanik und Thermodynamik lernt, hat man natürlich Maschinen auf einmal mit ganz anderen Augen gesehen, weil man auf einmal verstanden hat, wie diese Prozesse dahinter funktionieren. Und wieso manche Maschinen oder Prozesse besser sind als andere. Das hat natürlich schon viel den Blick auf die Welt beeinflusst.

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Reißmann

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Kann man auch sagen, dass, wenn man alles oder vieles dann besser versteht, auch in manchen Fällen vielleicht eine Desillusionierung eintritt?

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Smitmanns

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Ja, Desillusionierung würde ich jetzt nicht sagen. Man kommt ja irgendwann zu dem Punkt, wo man feststellt, ich kann so viel lernen und verstehen, wie ich will. Ich werde niemals verstehen, wie alles im Universum funktioniert oder wie alle physikalischen Prozesse ablaufen, weil es schlichtweg zum einen noch nicht bekannt ist und zum anderen auch einfach viel zu groß ist, es ist zu viel. Und ich glaube, man muss sich schon von dieser Idee verabschieden. Und davon hab ich mich halt auch irgendwann im Studium verabschiedet, dass man alles versteht. Man lernt eher zu verstehen, wo die Grenzen des eigenen Verstehens sind, wo man halt aufhört Dinge zu beschreiben und das aber auch wirklich zu quantifizieren, zu sagen, bis zu diesem Punkt kann ich es beschreiben, kann ich es verstehen und alles darunter oder darum müssen wir uns halt noch überlegen oder es ist so klein, dass wir es vielleicht gar nicht beschreiben können.

Jetzt habe ich von einigen, die auch Physik studiert haben, immer wieder gehört: Reißmann

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Gut, bis hierher verstehe ich das oder kann es beschreiben, kann es verstehen, und vielleicht auch erklären. Aber waren Sie auch mal in einer Phase, wo Sie das dann auch vielleicht ungeduldig unzufrieden gemacht hat, dass Sie gesagt haben, an der Stelle komme ich halt jetzt nicht weiter und ich kann das vielleicht nicht noch genauer untersuchen, beschreiben, erklären, als es jetzt gerade geht?

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Smitmanns

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Nein, also so einen Punkt habe ich noch nie erreicht. Ich denke aber auch gerade, wenn man diesen Punkt erreicht ist, ist ja gerade der Moment gekommen, wo man sich was Neues überlegen muss, um danach zu suchen. Das ist ja eigentlich ein essentieller Teil von dem, was man als Wissenschaftler machen möchte. Man findet ein Problem oder man versteht etwas nicht und überlegt sich dann gerade genau, wie kann ich es verstehen oder was kann ich machen, um es zu verstehen?

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Reißmann

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Wenn man jetzt in der Schule ist und, so haben Sie es auch gesagt, gute Lehrerinnen, gute Lehrer hat oder auch mal Experimente sieht. Gerade physikalische Experimente lösen immer noch so eine gewisse Faszination bei Menschen und auch bei Kindern aus, die ja noch gar nicht richtig verstehen, überhaupt nicht wissenschaftlich begreifen können, was da vor sich geht. Woher kommt diese Faszination für Physikalisches? Etwas, was man auch sehen kann?

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Smitmanns

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Ich glaube, es ist einfach bei Experimenten hat man da kontrollierte Apparaturen, Zustände, wo man eine Ursache und Wirkung genau nachvollziehen kann. Man kann also verstehen, wenn jetzt was passiert, hat das die und die Konsequenz oder die und die Folge und das ist für Menschen natürlich glaube ich super faszinierend zu sehen, dass man halt was machen kann, und es hat wirklich einen realen Einfluss auf die Umwelt und man kann das sich bewusst quantifizieren und man kann es wiederholen und man hat halt so ein bisschen, Kontrolle über die Welt gewonnen, indem man sie versteht, und damit kann man plötzlich versuchen, sie gezielt zu manipulieren.

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Reißmann

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Jetzt war ja in den Kinos ein Film, wo es ja auch um eine sehr, sehr große physikalische Sache ging, der Film Oppenheimer. Haben Sie den gesehen?

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Smitmanns

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Ja, natürlich habe ich Oppenheimer im Kino geguckt, zusammen mit meiner Freundin, die ihn, wo sie auch recht hat, etwas zu lang fand. Ja, ich fand den einen eigentlich spannenden, wenn auch etwas langatmigen Film.

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Reißmann

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Würden Sie sagen, dass es auf diese Weise auch eine gute Form ist, Wissenschaft oder gerade Physik zumindest sehr populärwissenschaftlich zu erklären, zu vermitteln?

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Smitmanns

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Ich weiß nicht, ob Oppenheimer das beste Beispiel dafür ist. Der behandelt natürlich am Rande, die Physik hinter der Atombombe. Es werden auch ganz viel andere physikalische Themen immer mal gezeigt und angeschnitten. Aber der Film erklärt nicht wirklich genau, was da abgeht. Ich denke, gerade für Leute, die sich ein bisschen damit auskennen, so für mich als Physiker und für jeden Physikstudenten, der schon so ein bisschen in die Teilchen- oder in die Atomphysik reingegangen ist, was eigentlich das ist, die Atombombe, ist ja eher so in Richtung Atomphysik, der findet natürlich sofort begeisterte Sachen, insbesondere weil so viele Menschen in der Handlung natürlich vorkommen, deren Arbeit man studiert hat. Im 3. und 4. Semester hat man ganz viel Phänomene, die ja nach ihren Entdeckern benannt sind und die kommen halt alle in dem Film vor. Und gerade für mich im Besonderen war es wegen meiner Masterarbeit, die über die Arbeit von Rabi ging, auch faszinierend, aber es war einfach so ein kleiner witziger Moment zu sehen, dass Rabi dann plötzlich da mitgewirkt hat oder Teil dieser Geschichte war.

Sie sagen, es gab den Punkt, wo Sie dann gesagt haben: Reißmann

Nun war das ja auch Thema des Films, dass man sagen kann, wo immer Licht ist, wo was Positives ist, ist natürlich auf der anderen Seite auch etwas Negatives, in dem Fall jetzt die Atombombe. Hat es in Ihrer Arbeit auch mal eine Rolle gespielt oder hatten Sie oder haben Sie diesen Gedanken während Ihrer Arbeit vielleicht auch im Hinterkopf: Also wahrscheinlich ist es Menschen bewusst, die diese Problematik haben. Aber ich glaube, so in der Teilchenphysik hat man das Glück, dass es einfach keine Relevanz hat. Also ich wüsste von keiner Überlegung, einer Anwendung, wo das, was wir in der Teilchenphysik machen, irgendwann mal für eine militärische oder Waffen-Anwendung genutzt werden kann. Es gab natürlich diese lustige Verschwörungstheorie zum CERN, wo die Leute gedacht haben, wenn man den LHC anschmeißt, dass dann die ganze Welt vernichtet wird, was ja auch Quatsch ist und im Prinzip wirklich gefährliche Sachen werden in der Teilchenphysik eigentlich oder für die Menschen gefährliche Sachen nicht gemacht. Das ist eher das Gegenteil. Also in der Teilchenphysik ist gerade das CERN eigentlich ein Ort, wo ganz viele Menschen aus allen möglichen Nationen gemeinsam friedlich an einer Sache forschen. Und man denkt genau das Gegenteil, man findet eher mehr Gründe, zusammen was Positives zu bewirken. Und ich denke, also zumindest von der Teilchenphysik wird keine Gefahr für die Menschheit ausgehen.

Wir machen es im Podcast auch: Wissenschaftskommunikation. Das heißt, dass wir auch das, was Sie wissenschaftlich untersuchen, erforschen, was Sie und Ihre Kolleginnen und Kollegen machen, auch der Öffentlichkeit ein bisschen populärwissenschaftlich darstellen. Würden Sie sagen, das muss ausgebaut werden, das muss es mehr geben?

Wir machen es im Podcast auch: Smitmanns

Wir machen es im Podcast auch: Ja, definitiv. Wenn ich daran denke, wie wenig eigentlich von der Physik, die heute wirklich geforscht wird, dem normalen Menschen bekannt ist oder auch in der Schule greifbar gemacht wird, zumindest zu meiner Schulzeit. Ich glaube, das wird auch immer besser. Wir sitzen hier und machen, glaube ich, im Prinzip auch Wissenschaftskommunikation. Aber bisher hat Wissenschaftskommunikation wenig mit dem Studium zu tun gehabt. Aber natürlich ist es absolut wichtig, weil letzten Endes werden wir auch alle von Forschungsgeldern bezahlt, die die Allgemeinheit im Grunde trägt. Und die haben natürlich ein Anrecht darauf zu verstehen, warum das auch sinnvoll ist, was wir machen. Und ich denke, gerade in Zeiten von Corona ist ja, glaube ich, sehr klar geworden, dass wissenschaftliche Desinformation auch ein riesiges Problem ist. Und auch wenn das für die Physik jetzt nicht so relevant ist, aber ich sage ja, diese Verschwörungstheorie zum LHC ist ja auch schon so eine Sache, wenn man Leute von vornherein viel klarer machen würde und die eigentlich damit aufwachsen würden, dass das eigentlich alles gar kein Hexenwerk ist, und man alles erklären und verstehen kann. Dann wäre das wahrscheinlich für alle auch wieder besser.

Wir machen es im Podcast auch: Reißmann

Wir machen es im Podcast auch: Sie haben eben schon gesagt, dass wir eine Pandemie hatten, die jetzt erstmal hinter uns liegt. Das hat natürlich den Alltag vieler, vieler Menschen, wahrscheinlich aller Menschen eingeschränkt. Und zum großen Teil stelle ich mir vor, dass Ihre Arbeit auch viel im Labor stattfindet und vielleicht viel mit anderen zusammen stattfindet. Wie hat denn Corona Ihre Arbeit, Ihre Forschung auch vielleicht ganz praktisch beeinflusst?

Wir machen es im Podcast auch: Smitmanns

Wir machen es im Podcast auch: Na ja, also während Corona war ich ja noch nicht hier in Mainz. Tatsächlich hat es aber meine Forschung oder meine Arbeit während der Masterarbeit stark beeinflusst. Ich habe meine Masterarbeit wie auch meine Bachelorarbeit am Forschungszentrum in Jülich gemacht und im Prinzip wollte ich mit meiner Forschungsphase für die Masterarbeit anfangen und einen Monat später hat Corona wieder zugeschlagen. Dann kamen die großen Lockdowns im Winter und dann wird das Labor einfach komplett zugemacht. Nur für allerwichtigstes, essentielles Personal. Und als Student ist man natürlich dann berechtigterweise auch nicht wichtig genug. Und dann halt erst mal zwei Monate bis vor Weihnachten, bis weit nach Weihnachten wurde der Beginn meiner Masterarbeit im Prinzip auf Eis gelegen.

Wir machen es im Podcast auch: Reißmann

Wir machen es im Podcast auch: Wann hat sich das wieder normalisiert? Und sind Sie jetzt wieder komplett im Normalbetrieb? Dass bekommen Sie an der Uni Mainz auch mit. Ist da wieder komplett Normalbetrieb?

Wir machen es im Podcast auch: Smitmanns

Wir machen es im Podcast auch: Würde ich sagen. Also als ich angefangen habe letztes Jahr, hat man noch so die Ausläufer von Corona gesehen. Wir haben natürlich jetzt immer noch überall die Hand-Desinfektionsmittel-Spender, die sind ja auch sinnvoll. Also die sollte man natürlich auch nicht wegnehmen. Und man geht auch, glaube ich, viel bewusster jetzt an Erkältungen ran, aber der normale Alltag ist, glaube ich, ganz normal zurückgekehrt. Was sich natürlich geändert hat, ist, glaube ich, wie überall in der Gesellschaft, die Sache, dass man jetzt die Art, von wo man arbeitet, ein bisschen geändert hat oder sich bewusster geworden ist, dass remote arbeiten noch wichtiger ist. Das war jetzt glaube ich in der Physik schon immer bekannter, weil man halt auch viel unterwegs ist, aber ich hätte mir vor Corona nicht vorstellen können, dass man halt auch mal am Tag im Homeoffice sitzt. Wobei das natürlich bei praktischer Teilchenphysik schwieriger ist. Das Labor kann man halt nicht mit nach Hause nehmen. Aber so ein bisschen was hat das, glaube ich, schon nachhaltig verändert.

Wir machen es im Podcast auch: Reißmann

Wir machen es im Podcast auch: Jetzt haben Sie eben schon das Forschungszentrum Jülich erwähnt, an dem Sie waren. Wozu gibt es dieses Zentrum? Also was ist die Aufgabe, was wird dort genau gemacht?

Wir machen es im Podcast auch: Smitmanns

Wir machen es im Podcast auch: Ja, das Forschungszentrum Jülich ist, glaube ich, eines der größten, auf jeden Fall, wenn nicht sogar das größte Forschungszentrum in Europa, was die Personenzahl angeht. Ursprünglich ist es mal gestartet als Kernforschungszentrum zur friedlichen Forschung der Kernenergie in den Fünfzigern im Sinne der Nachkriegszeit. Das Forschungszentrum hat sich dann rapide weiterentwickelt, aus verschiedenen Gründen, auch weg von der Kernforschung. Heute wird da an ganz vielen verschiedenen Wissenschaftsbereichen gearbeitet. Die haben sehr viel Medizin, medizinische Forschung, es gibt noch den Teilchenbeschleuniger. Was Teilchenphysik angeht, nimmt das wieder etwas ab. Aber es wurde auch viel Teilchenphysik da gemacht, ganz viel Halbleiter-Physik wird da gemacht und es ist eine ganz, ganz breite Forschung und da wird auch sehr gezielt mit Blick auf die Allgemeinheit oder Dinge, die für die Allgemeinheit nützlich sind.

Wir machen es im Podcast auch: Sprecherin

Das Forschungszentrum Jülich wurde 1956 gegründet. Die Siegermächte wollten dem besiegten Deutschland erlauben, zur friedlichen Nutzung an Kernenergie zu forschen. Dieser Bereich nahm über die Zeit hinweg jedoch ab. Heute wird dort in den Bereichen Energie, Information und Bioökonomie geforscht. Im Bereich Energie geht es vor allem auch um erneuerbare Energien, wie Photovoltaik, Brennstoffzellen oder Wasserstoff. Im Bereich Atomenergie wird vor allem an der Entsorgung nuklearer Abfallstoff geforscht. Das Forschungszentrum gehört zu den größten interdisziplinären Wissenschaftszentren Europas. 2023 arbeiten am Forschungszentrum rund 7.200 Menschen an elf Instituten. Die Wissenschaftler: Ich habe während meiner Bachelor- und meiner Masterarbeit am Institut für Kernphysik arbeiten dürfen und da war ich Teil einer Gruppe, die versucht hat, kernspinpolarisierten Wasserstoff zu erzeugen. Jetzt muss ich kurz erklären, was das ist. Na naja, Wasserstoff kennt ja jeder, das leichteste Element, und dann haben Elementarteilchen eine Eigenschaft, die nennt sich Spin. Wenn man dann ein Teilchen ins Magnetfeld packt, hat dieser Spin immer bestimmte Orientierungen. In einem festen Magnetfeld kann er ja immer nur zwei Richtungen sozusagen annehmen und wenn man sich jetzt ein Wasserstoff Molekül anguckt, dann besteht das ja aus zwei Wasserstoff-Atomen, somit auch zwei Atomkernen. Und jetzt hat jeder Kern seinen eigenen Spin und die können in verschiedene Richtung zeigen. Und wenn man es polarisiert hat, dann möchte man halt, dass die alle in die gleiche Richtung zeigen, und wir haben versucht, das herzustellen, das zu optimieren, mit der weit zukünftigen Anwendung, das vielleicht irgendwann mal als Treibstoff für Fusions-Experimente zu nutzen oder Fusionsreaktoren oder halt für andere Experimente, wo das sinnvoll ist. Und in der Masterarbeit habe ich dann etwas ähnliches gemacht, also die Physik dahinter war die gleiche, aber da ging es dann darum, die Unterschiede zwischen polarisierten Wasserstoff- Energiezuständen zu messen. Wie muss man sich das vorstellen? Wenn man jetzt nur ein einzelnes Wasserstoffatom anguckt, dann besteht das ja aus einem Protonen-Kern und einem Elektron, das drum rum fliegt. Beide haben diesen Spin und jetzt kann man sich natürlich überlegen, in einem Magnetfeld können beide wieder nach oben oder nach unten zeigen. Also habe ich vier verschiedene Kombinationen, die ich bilden kann, und abhängig von dieser Kombination ist die Bindungsenergie, also wie stark das Elektron ans Proton gebunden ist, ganz minimal anders. Und wir haben ein Experiment gehabt, wo wir halt diese Kombination wechseln konnten. Dadurch hat man unterschiedliche Energie-Zustände und das haben wir versucht zu messen, wie dieser Abstand zwischen diesen Zuständen ist, was sehr kleine Zustände sind. Wir haben ja versucht, es sehr präzise zu messen.

Das, das ist eine gute Frage. Also bei meiner Masterarbeit hatten wir uns damals überlegt: Wenn man sehr kleine Energien sehr präzise messen kann, kann man halt Objekte oder sehr kleine Dinge, die sehr kleine Energie-Unterschiede haben, halt messen. Wir reden hier über so kleine Energien, wie Energie-Übergänge zwischen einzelnen Zuständen in einem Atom. Da kann auch die Allgemeinheit wahrscheinlich im ersten Sinne nichts mit machen. Vielleicht wird man irgendwann, wenn das alles funktionieren sollte, so wie wir das damals uns überlegt haben, kann man da vielleicht irgendwas mal technisch machen. Aber eine genaue technische Anwendung kann ich da nicht nennen.

Das, das ist eine gute Frage. Also bei meiner Masterarbeit hatten wir uns damals überlegt: Reißmann

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: „Teilchen-Detektoren für zukünftige Experimente. Vom Konzept bis zum Betrieb“. Und dort sind Sie mit dabei. Was genau machen Sie dort?

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Smitmanns

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Ja, also parallel zu meiner Arbeit an der Uni bin ich ja Teil dieses Promotions-Kollegs. Das Kolleg hat halt das Ziel, viele andere PhD-Studenten und mich im Prinzip auszubilden zu guten Wissenschaftlern, die insbesondere mit dem Fokus auf Teilchen-Detektoren sehr kompetent sind, und wir sind halt eine kleine, aber immer stetig wachsende Gruppe von PhD-Studenten und wir lernen halt sehr viel. Oder wir werden halt mit sehr vielen verschiedenen Detektor-Physik-Bereichen in Kontakt gebracht. Und ja, im Prinzip werden wir da sehr gut unterstützt, kompetente Wissenschaftler zu werden.

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Reißmann

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Nun hat dieses Graduiertenkolleg auch Partner-Unis weltweit. Wozu gibt es sie? Wozu gibt es Partner-Unis? Was bringen die Ihnen bei der Arbeit?

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Smitmanns

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Jeder PhD-Student arbeitet natürlich an seinem eigenen Projekt oder ist Teil seines eigenen Experiments. Und arbeitet an Sachen. Im Zuge der Graduiertenschule wird man dann auch mit anderen Dingen in Kontakt gebracht. Aber insbesondere soll man halt auch einen großen Überblick über Sachen bekommen. Die Teilchenphysik ist sehr international, man ist eigentlich sehr vernetzt untereinander. Es ist einfach unfassbar hilfreich, wenn man in andere Institute kann, zu anderen Kollaboration-Teilnehmern, die mit einem an einem Projekt arbeiten, und dann lernt man halt einfach noch mal ganz andere Dinge. Also gerade für mich, der nicht im Ausland praktisch promoviert, sondern eben im Heimatland. Man kommt halt einfach mehr mit anderen Nationen und Leuten in Kontakt, was halt einfach unfassbar wichtig und gut ist. Und gerade für mich persönlich wird es wahrscheinlich Anfang nächsten Jahres dann für eine Zeit lang nach Barcelona gehen und das ist natürlich nochmal extra schön, dass man dann auch schön im Frühling und Sommer auch noch an schöne Ecken auf der Welt kommt. Also es ist schon sehr sinnvoll sich auszutauschen und immer mehr über den, wie soll man sagen, es ist vielleicht sinnvoll, einfach über den Horizont hinaus zu gucken und zu sehen, was andere Leute auch noch machen.

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Reißmann

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: In der Vorbereitung auf das Gespräch habe ich was von dunkler Materie gelesen, die auch bei der Physik eine Rolle spielt. Das klingt immer so ein bisschen wie Science-Fiction. Was ist dunkle Materie?

Nun gibt es seit Herbst 2022 an der JGU ein Graduiertenkolleg, was auch von der DFG gefördert wird, mit dem Titel: Smitmanns

Ja, das ist eine gute Frage. Wenn ich das wüsste und das richtig wäre, was ich sagen würde, würde ich einen Nobelpreis bekommen. Man weiß nicht, was dunkle Materie ist. Das ist eine große offene Frage, in der Physik. Jetzt kann man sich fragen, wenn man nicht weiß, was das ist, wie kommt man dann überhaupt dazu zu sagen, dass es dunkle Materie gibt? Einer der Hauptpunkte: Man hat sich halt das Universum angeguckt. Und wenn wir von der Erde mit Teleskopen uns andere Galaxien angucken, dann können wir gucken, wie die sich bewegen, wie die sich drehen zum Beispiel, und man stellt halt fest, die drehen sich nicht so, wie man erwartet. Jetzt kann man fragen, wieso wissen wir überhaupt, wie die sich drehen sollen? Naja, man kann es halt berechnen und insbesondere spielt die Masse bei sowas eine große Rolle. Was wir im Universum sehen können, ist die sichtbare Masse, so wie unser Stern, der leuchtet. Und andere Sterne leuchten ja auch, wenn man an den Nachthimmel guckt. Alles Leuchten sind im Prinzip andere Sterne und das nennt man sichtbare Masse, weil die gibt eine Art von Strahlung aus, die ich messen kann. Und dann kann man halt damit Berechnungen anstellen, wie sich Galaxien verhalten sollen in ihren Bewegungen. Jetzt stellt man fest, die verhalten sich aber anders, als man vorhersagen würde. Und dann hat man diese dunkle Materie postuliert, die das erklären könnte. Und ja, es ist und bleibt eine große offene Frage, wo auch ganz viele Experimente auch hier in Mainz und aber auch überall anders versuchen gerade herauszufinden, welche Art von Teilchen oder von was auch immer das ist, was diesen Unterschied erklären könnte. Und die große Frage: Warum sehen wir es nicht? Weil wir den Effekt durch die Gravitation, also durch die Massen-Anziehung, den können wir beobachten, aber wir sehen halt keine Strahlung, nichts Anderes davon, was halt in unserem jetzigen Verständnis der Physik noch nicht erklärbar ist.

Physik umgibt uns immer und überall. Die meisten von uns nehmen die Dinge als selbstverständlich hin und machen sich im Alltag keine großen Gedanken über bspw. die Funktionsweise bestimmter Geräte und Maschinen. Aber Physiker: innen tun das und durch ihre Forschung, die auch an der Johannes Gutenberg-Universität auf Spitzenniveau geleistet wird, gelingt es ihnen immer besser, unsere Welt zu verstehen, um sie dann durch Innovationen zu verbessern und das Leben leichter und angenehmer zu machen. Oft beginnt auch große Forschung im Kleinen, ohne genau sagen zu können, wofür das einmal relevant sein wird. Aber es braucht diese grundlegende Arbeit, damit später darauf aufgebaut werden kann. Nur wenn man versteht, wie es im Kleinen funktioniert, kann man das Große verändern. Ich hoffe, auch für Sie war viel Spannendes, Neues und Wissenswertes dabei. Wenn Sie noch mehr Interessantes aus anderen wissenschaftlichen Bereichen erkunden wollen, dann kann ich Ihnen alle bisher erschienenen Folgen der „Minds of Mainz“-Podcast-Reihe empfehlen.

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