Von der Nanowelt zum Kosmos: 
Magnetfelder, Strahlen, Atome und Kerne 

● am Freitag, 1. Juli 2005, von 18:00 Uhr bis 1:00 Uhr

● im Hörsaalzentrum der TU Dresden, Foyer bzw. Seminarräume


Neu: interessante und lustige Experimentierspiele für Kinder

Vorträge 
(Länge jeweils 20 - 30 Minuten)

19:00 Uhr: Nano-Technologie – Materialien für die Zukunft
Im FZR werden Ionenstrahlen in vielfältigster Weise eingesetzt. Mit einem sehr fein gebündelten Ionenstrahl lassen sich auch Nano-Strukturen wie etwa Nano-Punkte oder Nano-Drähte im Material vergraben herstellen. Dr. Bernd Schmidt wird in seiner allgemeinverständlichen Einführung zur Nano-Technologie und zu Nano-Strukturen auf Fragen eingehen wie: Wo gibt es heute schon Nano-Strukturen, welche Vorteile bieten sie und welche neue Materialien werden sie in Zukunft ermöglichen?

19:00 Uhr: Computertomografie für Mehrphasenströmungen
Mehrphasenströmungen sind beispielsweise Gemische von Wasser und Dampf oder Wasserstoff und einer flüssigen Nitroverbindung. Sie finden sich in den verschiedensten industriellen Anlagen, etwa in Kühlkreisläufen von Kernkraftwerken oder in Reaktoren der chemischen Verfahrenstechnik. Um solche Strömungen zu analysieren, werden zeitlich und räumlich hoch auflösende Messverfahren benötigt. Die Computertomografie mit Röntgen- oder Gammastrahlung ist ein modernes Bildgebungs-Verfahren, welches berührungsfrei arbeitet und einen Einblick in sonst undurchsichtige Gefäße und Maschinenteile ermöglicht. Dr. Uwe Hampel stellt die Grundlagen dieses Verfahrens sowie Beispiele für dessen Anwendung vor.

20:00 Uhr: Die Welt der Bakterien – eine Fundgrube für die Bionik
Bakterien sind winzig klein, sehr leistungsfähig und es gibt keinen noch so extremen Lebensraum, den sie nicht besiedeln könnten. Als wahre Alleskönner liefern sie der Bionik (Verbindung aus Biologie und Technik) viele neue Impulse. Am Beispiel faszinierender Hüllstrukturen verschiedener Bakterien wird Dr. Johannes Raff diese exemplarisch aufzeigen.

20:00 Uhr: Kerne und Sterne
Die Herkunft der Materie, die uns umgibt, ist eine der bedeutenden Fragen der Naturwissenschaften. Alle chemischen Elemente, aus denen das Sonnensystem besteht, sind in Reaktionen von Atomkernen entstanden. Diese Prozesse begannen mit dem Urknall und finden auch heute noch im Universum statt. Die Erforschung dieser Reaktionen im Labor ist ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Entwicklung von Sternen und Galaxien. Dr. Andreas Wagner erklärt, wie die chemischen Elemente in Sternen und Supernova-Explosionen gebildet werden und welche Experimente dazu im Forschungszentrum Rossendorf an der Strahlungsquelle ELBE durchgeführt werden.

21:00 Uhr: Unverschmutzbare Materialien - der Lotus-Effekt
Im Alltag wäre es sehr von Vorteil, selbstreinigende Materialien verwenden zu können; z. B. bei großen Fensterflächen oder Solarzellen. In der Natur existiert dieser Selbstreinigungs-Effekt bei der Lotus-Blume. In dem Vortrag von Dr. Jürgen Fassbender werden die physikalischen Prinzipien erklärt, auf denen dieser Effekt beruht, und die Möglichkeiten und Grenzen der technologischen Anwendbarkeit vorgestellt.

21:00 Uhr: Mensch und Strahlung - Warum wirken verschiedene Strahlungsarten unterschiedlich auf lebende Zellen?
Wie wirkt ionisierende Strahlung auf den Menschen? Dr. Jörg Pawelke erklärt, welche Strahlungsarten es gibt und wie diese in ganz verschiedener Weise auf lebende Zellen wirken. Er geht auf die Methoden ihrer Bestimmung ein und demonstriert an einigen Beispielen das komplexe Zusammenspiel von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen und die besondere Rolle der DNA bei der biologischen Strahlenwirkung.

22:00 Uhr: Die Lichtrevolution durch Leuchtdioden
Leuchtdioden haben sich in den letzen Jahren von unscheinbaren Anzeigeelementen zu hellen und energiesparenden Lichtquellen gemausert. Die wesentlichen Schritte dieser Entwicklung werden in dem Vortrag beleuchtet. Neben der prinzipiellen Funktionsweise erklärt Dr. Stephan Winnerl, wie man unterschiedliche Farben mit Leuchtdioden erhält und welche besondere Rolle die Farbe Blau spielt. Nach einer Diskussion der Wirkungsgrade von Leuchtdioden wird das wahrlich bunte Anwendungsfeld von Leuchtdioden im Auto, in Wohnräumen und anderen Alltagswelten gezeigt.

22:00 Uhr: Kerne und Sterne
Die Herkunft der Materie, die uns umgibt, ist eine der bedeutenden Fragen der Naturwissenschaften. Alle chemischen Elemente, aus denen das Sonnensystem besteht, sind in Reaktionen von Atomkernen entstanden. Diese Prozesse begannen mit dem Urknall und finden auch heute noch im Universum statt. Die Erforschung dieser Reaktionen im Labor ist ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Entwicklung von Sternen und Galaxien. Dr. Arnd Junghans erklärt, wie die chemischen Elemente in Sternen und Supernova-Explosionen gebildet werden und welche Experimente dazu im Forschungszentrum Rossendorf an der Strahlungsquelle ELBE durchgeführt werden.

Informations- und Experimentierstände im Foyer (18 - 1 Uhr)

ab 18:00 Uhr - Kinderprogramm - Experimentier- und Spielstände für Kinder und Jugendliche

  • Modellflugclub Rossendorf - Flugsimulator und superleichte Flugzeug-Modelle zum Selberbasteln und Mitmachen
  • Magnetische Spiele, Zaubertricks und Experimente
  • Chemie mit Hindernissen - Arbeiten in einer Handschuhbox
  • Chemisches Puzzle
  • Natürliche Radioaktivität selbst messen
  • Lärmampel
  • Kinderschminken
  • Malwettbewerb

Magnetisches Kabinett
Wir laden Sie an unserem Informationsstand zu unterhaltsamen magnetischen Experimenten ein, die Sie selbstverständlich auch selbst durchführen dürfen. Wir bieten Ihnen außerdem allerhand Hintergrundinformationen über viele Aspekte des Magnetismus zwischen seiner Entdeckung im antiken Griechenland und seiner  rasant wachsenden Anwendungsvielfalt in den letzten hundert Jahren. Wir hoffen, Sie etwas an unserer Faszination an besonderen magnetischen Materialeigenschaften, an kleinsten und größten Magnetfeldern, ob biologisch, im Labor oder in astronomischen Prozessen erzeugt, teilhaben zu lassen. Wer möchte, kann sich auch über den Aufbau des Hochfeldlabors Dresden, in dem zukünftig sehr hohe gepulste Magnetfelder für Experimente in den Bereichen Physik, Materialwissenschaften, Chemie und Biologie erzeugt werden, aus erster Hand informieren lassen.

Kolloiden auf der Spur
Kolloide sind Partikel des Größenbereichs von 1 nm bis 1 µm. Selbst wenn uns dies nicht in vollem Maße bewusst ist, sind solche Partikel in Umweltwässern allgegenwärtig. Klare Grundwässer zum Beispiel zeigen typischerweise Kolloidgehalte von 0,001 bis 1 mg pro Liter. Dies entspricht Partikelanzahlen im Bereich von 107 bis 1013 Partikeln pro Liter Wasser. Die Partikel bestehen aus Eisenoxyhdroxiden, Aluminiumhydroxid, Tonmineralen oder Huminstoffen. Sie sind somit in der Regel völlig ungefährlich für den Menschen und die natürliche Umwelt. Jedoch können sie auf das Verhalten von Spurenschadstoffen wie z.B. Radionukliden oder giftigen Schwermetallen in der Natur Einfluss nehmen. Somit verdient das Transportverhalten der Kolloide unsere Aufmerksamkeit. Methoden zur Untersuchung von Umweltkolloiden sind Ultrafiltration, Ultrazentrifugation, Lichtstreuung (Photonenkorrelationsspektroskopie), Feldflussfraktionierung, Elektronenmikroskopie oder Rasterkraftmikroskopie.

Gasblasen im Visier
Kleine Blase - große Wirkung: In vielen Technikbereichen kommen Blasenströmungen vor, wobei die Wirkung der einzelnen Blasen das Verhalten des gesamten Prozesses bestimmen kann. So gibt es in der Chemieindustrie viele Anlagen, in denen Gase mit Flüssigkeiten zur Reaktion gebracht werden oder Flüssigkeiten Gase freisetzen. Solche Apparate können nur richtig gebaut werden, wenn man das Verhalten der Gasblasen gut kennt. Mit der  Hochgeschwindigkeitskamera können die Blasen in Zeitlupe beobachten.

Simulierte Kettenreaktion
1942 von Enrico Fermi erstmals praktisch nachgewiesen, gibt es sie jetzt auch auf dem Computer: Die Kettenreaktion. Gemeint ist nicht die lawinenartige Ausbreitung von Würmern und Viren im Internet, sondern die Kernspaltung, bei der die Kettenreaktion möglich ist, weil bei jeder einzelnen Spaltung mehr neue Neutronen entstehen, als zur Auslösung der Spaltung verbraucht werden. Mit dem Computerprogramm NuclearReactor 1.3 wird die Kettenreaktion anschaulich gemacht. Versuchen Sie selbst, den Reaktor zu steuern! So lernen Sie mehr über eine Energiequelle der Zukunft.

Unsichtbares sichtbar machen – die Wilsonsche Nebelkammer
Robert Wilson gelang es 1912, die bei der radioaktiven Umwandlung entstehende Strahlung in Form von Nebelspuren sichtbar darzustellen. Mit der von ihm dazu entwickelten Nebelkammer können alle geladenen Teilchen, die bei radioaktiven Umwandlungen entstehen, nachgewiesen werden. Mit der Nebelkammer wird die natürliche Umgebungsstrahlung, die durch die kosmischen und die natürliche  Strahlung der Erde entsteht, sichtbar gemacht. Im Beobachtungsraum der Wilsonschen Nebelkammer sind die Spuren von alpha-Teilchen, Protonen, Positronen und Elektronen zu sehen. 

 Kosmische Strahlung – Messung in Echtzeit
Die kosmische Strahlung aus dem Weltall trifft auf die äußere Schicht der Erdatmosphäre und ist nach  Umwandlungen sowohl auf der Erdoberfläche als auch  in großen Meerestiefen und in der Erdrinde nachweisbar. Im Mittel treffen 200 Teilchen pro Sekunde und  Quadratmeter die Erdoberfläche. Mit unserem Versuchsaufbau können kosmische Teilchen in Echtzeit detektiert werden.
  

Ionen-Billard
Ionen, d.h. schnelle geladene Atome, sind ein wichtiges Werkzeug für viele moderne Technologien, wie z. B. zur Dotierung von Halbleitern, Verschleißminderung von künstlichen Gelenken oder um bestimmte Eigenschaften dünner Schichten einzustellen. Die Vorgänge beim Beschuss einer festen Oberfläche mit einem Ion laufen rasant schnell (in weniger als einer billionstel Sekunde) und unsichtbar auf atomarer Skala ab. Sie können aber in guter Analogie an einem Billardtisch vor Augen geführt werden. Gleichzeitig demonstrieren Computer-Simulationen die genauen Wirkkräfte der Ionenstrahlen.

Neues aus Nanotechnologie & Optoelektronik
Licht aus Halbleitern findet sich überall im täglichen Leben wieder, zum Beispiel der Laser im CD-Spieler, Leuchtdioden in Displays oder in der Infrarot-Fernbedienung. Wir demonstrieren anschaulich, wie Licht aus Halbleitern erzeugt wird, warum unterschiedliche Halbleiter unterschiedliche Farben aussenden, warum im nächsten DVD-Spieler ein blauer Laser steckt und warum die Glühbirne bald aussterben wird. 

Empfindlichste Methoden zur Untersuchung radioaktiver Proben aus der Umwelt
Während einer früheren Phase der Existenz unseres Universums wurden in kosmischen Prozessen der Sternenstehung und Sternentwicklung die Elemente erschaffen, die uns heute umgeben und aus denen wir bestehen. Einige dieser Elemente sind jedoch nicht stabil, weshalb sie im Laufe der Zeit zerfallen - mitunter jedoch so langsam, dass man diese radioaktiven Zerfälle in unserer Umgebung mit empfindlichen Geräten nachweisen kann.

Tumore im Visier – Krebsforschung in Dresden
Film des Bayerischen Rundfunks über das PET-Zentrum Rossendorf und die Krebsforschung im Rahmen des Projektes OncoRay in Dresden
(Länge: 15 min)

Verbesserte Bildgebungs- und Auswerteverfahren für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
Durch die langen Aufnahmezeiten in der PET ist es unvermeidbar, dass Patienten sich während der Untersuchung im Tomographen bewegen. Dies führt zu unschärferen Bildern und somit auch zu einer höher fehlerbehafteten Auswertung der aufgenommenen Schnittbilder. Wissenschaftler im PET-Zentrum Rossendorf haben ein Verfahren entwickelt, welches die Bildgebung selbst bei größeren Bewegungen des Patienten wesentlich verbessern kann. Des Weiteren wird im PET-Zentrum an neuen Auswerteverfahren für die generierten Schnittbilder und deren Umsetzung in entsprechender Software gearbeitet. Behandelnde Ärzte können damit schneller und effektiver an die benötigten Daten gelangen, die für die Diagnose des Krankheitsbildes und das weitere Vorgehen entscheidend sind. Beide Forschungsthemen werden anhand von Vorführungen mit realen Daten präsentiert.

Werkstoffprüfung mit zerstörender Wirkung
In der Werkstoffprüfung wird der Kerbschlag-Biegeversuch zur Bestimmung der Zähigkeit von Materialien verwendet. Eine kleine gekerbte Probe wird mit einem Pendelschlagwerk zerstört. Die dabei verbrauchte Energie (Kerbschlag-Arbeit) wird gemessen und in einen Zähigkeitswert umgerechnet. Die Zähigkeit eines Werkstoffes charakterisiert sein Verformungsvermögen vor dem Bruch.

Weitere Informationen zum Gesamtprogramm des Abends sowie zur Anfahrt  finden Sie unter: www.wissenschaftsnacht-dresden.de.