Versuche

(2 TeilnehmerInnen)

(Institut für Nanostruktur- und Festkörperphysik, Zentrum für Mikrostrukturforschung: Forschungsgruppe ´Grenz- und Oberflächenphysik`: Dipl.-Phys. Susanne Kuhrau und Fabian Kloodt)

Mittels eines Rasterelektronenmikroskops ist es möglich Strukturen im Nanometerbereich aufzulösen. Dabei wird mit einem Elektronenstrahl die Oberfläche der Probe schrittweise abgerastert. Durch die Wechselwirkung der Elektronen mit den Atomen werden wiederum Elektronen emittiert, die Informationen über die Beschaffenheit der Oberfläche geben.Anhand von einigen Beispielproben aus dem Alltag sollen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Arbeitsweise eines Rasterelektronenmikroskops vertraut machen.

Für diesen Versuch können eigene Proben (kleiner als 5 cm) mitgebracht werden.

(3 TeilnehmerInnen)

(Institut für Nanostruktur- und Festkörperphysik, Zentrum für Mikrostrukturforschung: Forschungsgruppe ´Rastersensormethoden`: Dr. André Kubetzka)

Das Rastertunnelmikroskop nutzt den quantenmechanischen Tunneleffekt aus und erlaubt es, Oberflächen von Metallen und Halbleitern mit atomarer Auflösung abzubilden. Unter Umgebungsbedingungen kann man die atomaren Schichten von Gold- und/oder Graphitoberflächen sichtbar machen.

(2 TeilnehmerInnen)

(Institut für Nanostruktur- und Festkörperphysik, Zentrum für Mikrostrukturforschung: Forschungsgruppe ´Rastersensormethoden`: Dr. Andreas Sonntag)

Mit einem Rastertunnelmikroskop kann man nicht nur die Anordnung von Atomen auf einer Oberfläche beobachten, sondern diese auch gezielt verändern. In diesem Versuch werden mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops Nano-Löcher in eine Wolframdiselenid-Oberfläche geschrieben und das Wachstum der Löcher beobachtet.

(8 TeilnehmerInnen)

(I. Institut für Theoretische Physik: Arbeitsbereich ´Quantenmagnetismus und elektronische Korrelation`: Prof. Dr. Alexander Lichtenstein, Dipl.-Phys. Arthur Huber)

Wie funktionieren eigentlich Magneten? Dieser Frage wollen wir uns mit Hilfe von Computersimulationen widmen. Wir zeigen Euch, welche Arten von Magnetismus es gibt, wieso Zufallszahlen zur Beschreibung magnetischer Systeme genutzt werden können und welche Rolle Quanteneffekte in Magneten spielen.

(8 TeilnehmerInnen)

(I. Institut für Theoretische Physik: Arbeitsbereich ´Nichtgleichgewichtsdynamik`: Prof. Dr. Michael Thorwart, Dr. Martin Stier, M.Sc. Joscha Reichert und M.Sc. Niklas Mann)

Monte Carlo Methoden sind ein mächtiges Werkzeug der modernen Physik. Für Modellrechnungen von komplexen Quantensystemen macht man sich deren statistische Eigenschaften zu Nutze, um interessante Messgrößen mit Hilfe von Zufallszahlen zu berechnen. In diesem Projekt soll eine kurze Einführung in die grundlegenden Ideen und Anwendungsmöglichkeiten von Monte-Carlo Methoden gegeben werden. Im Anschluss werden wir einfache praktische Monte-Carlo-Rechnungen mit ausgewürfelten Zufallszahlen durchführen. Konkret werden wir die an einem System geleistete Arbeit unter Einfluss einer wirkenden Kraft berechnen.

(8 TeilnehmerInnen)

(I. Institut für Theoretische Physik: Arbeitsbereich ´Quantentheorie der kondensierten Materie`: PD Dr. Alexander Chudnovskiy)

Die Heisenbergsche Unschärferelation liegt der Quantenmechanik zugrunde. Dieser Relation zufolge kann ein Teilchen durch eine klassisch undurchdringbare Barriere, also durch eine Wand, durchtunneln. Im Laufe der einführenden Vorlesung und anschließenden numerischen Experimenten werden wir das Phänomen des Tunnelns untersuchen. Wenn ein Teilchen durch die Wand tunneln kann, und ein Mensch aus vielen Teilchen besteht, kann auch ein Mensch durch die Wand gehen?

(8 TeilnehmerInnen)

(I. Institut für Theoretische Physik: Arbeitsbereich ´Vielteilchensysteme und quanten-statistische Methoden`: Prof. Dr. Michael Potthoff, M.Sc. Mirek Hänsel)

Die scheinbar heile Welt der klassischen Physik wurde Anfang des 20. Jahrhunderts durch die Quantenmechanik abgelöst. Mit ihr zogen Indeterminismus, Unbestimmtheit und Nichtlokalität in unser grundlegendes Verständnis von der Natur ein. Das Doppelspalt-Gedankenexperiment bietet die Möglichkeit, erste Bekanntschaft mit der Quantenphysik zu machen.

(2 TeilnehmerInnen)

(Institut für Nanostruktur- und Festkörperphysik, Zentrum für Mikrostrukturforschung: Forschungsgruppe ´Epitaktische Nanostrukturen`: Dipl.-Ing. Katrin Groth)

Die Schülerinnen und Schüler haben die Gelegenheit, den Nobelpreisträgerversuch des Quanten-Halleffekts zu messen. Es geht hier um Hall-Widerstandsmessungen an speziellen Halbleiterproben bei Temperaturen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt in sehr hohen Magnetfeldern.

(4 TeilnehmerInnen)

(Zentrum für Naturwissenschaft und Friedensforschung: Dipl. Phys. Frederik Postelt, N.N.)

Was ist Radioaktivität? Wo tritt sie auf? Wie gefährlich ist sie? Und wie kann man sie messen?

Diesen und weiteren Frage wollen wir mit Euch anhand einer Vielfalt von radioaktiven Materialien und den entsprechenden Detektoren nachgehen. Dazu könnt und sollt Ihr unter anderem die Natur von Gammastrahlung mit einem Detektor und verschiedenen Abschirmungen untersuchen. Nach der Einführung der Gammaspektroskopie werdet Ihr in einer weiteren Übung ein Gammaspektrum analysieren und die radioaktiven Quellen identifizieren. Am Zentrum für Naturwissenschaft und Friedensforschung (ZNF) bedienen wir uns der Gammaspektroskopie unter anderem, um die Identifizierbarkeit von Nuklearwaffen zu erforschen, die Überwachung des nuklearen Teststoppabkommens, den Schmuggel von radioaktiven Stoffen, die Auswirkungen des Uranbergbaus und vieles mehr.