Im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage wurde uns, Michel Altmikus und Steffen Stierand, das Glück zuteil, während der Herbstferien 2025, zwei Wochen lang als Praktikanten am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) in München arbeiten zu dürfen. Dabei konnten wir viele einmalige Erfahrungen sammeln.
Highlights waren z.B. eine Führung durch den FRM II Forschungsreaktor in Garching, bei der wir einen echten Kernreaktor von innen sehen durften. Dieser Forschungsreaktor wird als Neutronenquelle genutzt, um mit dieser Forschung, als auch medizinische Behandlungen durchzuführen. Beispielsweise ist es möglich, Neutronen für die Behandlung von Krebs zu verwenden. Dies gelingt jedoch nur mit Tumoren, die sich in der Nähe der Hautoberfläche befinden, wie z.B. Hautkrebs, da Neutronen leicht von Wasser absorbiert werden und dementsprechend nicht tief in den Körper eindringen können.
Auch durften wir ein Experiment zu tatsächlichen Einzelphotonen beobachten, bei dem wir Zeuge von echten Quantenphänomenen wurden. Bei diesem Experiment werden über einen speziellen Kristall mit nicht-linearen Eigenschaften einzelne Photonen (Lichtteilchen) erzeugt, die in ein sogenanntes Michelson-Interferometer geschickt werden.
Das Michelson-Interferometer funktioniert so, dass Licht über Spiegel und unterschiedliche Wege auf eine Platte gelenkt wird, wodurch sich das Licht gegenseitig beeinflusst und Lichtringe an der Platte erscheinen. Solche Erscheinungen werden Interferenz genannt und sollten eigentlich nicht auftreten, wenn nur ein einzelnes Photon durch das Interferometer geschickt wird, da das Photon nicht mit sich selber interferieren können sollte, sondern nur mit anderen Photonen. Dennoch erscheinen Lichtringe, also Interferenzmuster, an der Platte, was uns zeigt, dass einzelne Photonen doch mit sich selber interferieren können, was ein Quantenphänomen ist.
Außerdem durften wir selber Hand anlegen und einige spannende Experimente zur Quantenphysik, Optik und Licht durchführen. Eines davon war der „Quantenradierer“.
Wie oben genannt kann Licht miteinander interferieren, wodurch an einer Platte Ringmuster erscheinen. Dies funktioniert jedoch nur, da wir nicht nachweisen können, welchen Weg ein Photon genau zur Platte genommen hat. Könnten wir dies nachweisen, würde keine Interferenz entstehen. Dies gelingt uns mit Polarisationsfiltern, die die Photonen unterschiedlich polarisieren, wodurch wir bestimmen können, welchen Weg ein Photon genommen hat. Als wir also unterschiedlich polarisierte Polarisationsfilter in den Weg der Photonen stellten, konnten wir tatsächlich sehen, dass keine Interferenz an der Platte mehr auftrat. Dieses Experiment empfanden wir dabei als besonders bemerkenswert, da dieses eine Analogie zu echten Quantenphänomenen schafft.
An alle Schüler, die überlegen an den Auricher Wissenschaftstagen teilzunehmen: „Es lohnt sich!“, da die Möglichkeit, eine Vielzahl von bedeutenden Instituten zu besuchen, wie dem MPQ, aber auch Instituten in Bereichen der Biologie, Politik oder Kunst, wie das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg oder das kunsthistorische Institut in Florenz, in dieser Form einmalig ist und unbedingt genutzt werden sollte!
Bericht und Fotos: Michel Steffen