Pressemitteilung vom 05. Mai 2023
HZDR-Praktikant*innen bei „Jugend forscht“ erfolgreich
Mit der Gewinnerurkunde am Präsentationsstand: Bastian Auer beim Landeswettbewerb von „Jugend forscht“ in Bayern.
Bild: Privat
„Jugend forscht“ ist der wohl bekannteste Schüler- und Jugendwettbewerb im Bereich Naturwissenschaften. Jedes Jahr nehmen tausende Schüler*innen aus ganz Deutschland teil und bearbeiten ein Forschungsprojekt, das sie selbst ausgesucht haben. So auch Bastian Auer, Katharina Gudat und Kai Richard Probst: Die drei jungen Talente haben dafür einen Teil ihrer Arbeiten am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) absolviert und waren im Frühjahr bei den Landeswettbewerben von „Jugend forscht“ in Sachsen und Bayern erfolgreich. Für Auer und Probst geht es nun weiter beim Bundesfinale, das die Stadt Bremen vom 18. bis 21. Mai 2023 austrägt.
Bastian Auer belegte beim Bayerischen Landeswettbewerb den ersten Platz im Fachgebiet Arbeitswelt. Der 20-Jährige aus Reischach in Oberbayern entwickelte mit Unterstützung der Zentralabteilung Informationsdienste und Computing des HZDR ein patientenschonendes Elektrokardiogramm (EKG). Die Idee dazu kam ihm während seiner Tätigkeit für das Bayerische Rote Kreuz. Das medizinische Gerät soll eine bessere Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ermöglichen, die mit rund 340.000 Fällen pro Jahr die häufigste Todesursache in Deutschland sind.
Um vor Ort möglichst schnell eine Herzinfarkt-Diagnose stellen zu können, wird üblicherweise ein EKG benötigt, das aus zehn Elektroden mit zwölf Messkanälen besteht. Die Erstellung eines solchen EKGs kann jedoch in einer akuten Notfallsituation sehr zeitaufwendig und für Patient*innen belastend sein. Um dieses Problem zu lösen, kommen beim patientenschonenden EKG neuronale Netze zum Einsatz, die mithilfe Künstlicher Intelligenz ein vollständiges Kardiogramm aus nur sechs der ursprünglich zwölf Kanäle rekonstruieren. Auers Verfahren lässt sich deutlich schneller, robuster und kostengünstiger durchführen und bietet das gleiche Potential, eine lebensrettende Diagnose zu stellen.
Fernerkundung mit Handy, Geodreieck und Schnur
Kai Richard Probst erklärt seinen geländetauglichen Messaufbau während des Sächsischen Landeswettbewerbs.
Bild: Jugend forscht Sachsen / Porsche Leipzig
Beim Sächsischen Landesfinale, das Anfang April in Leipzig stattfand, überzeugte Kai Richard Probst die Jury auf dem Gebiet der Geo- und Raumwissenschaften. Der Schüler vom Humboldt-Gymnasium Radeberg sicherte sich den ersten Platz mit einem geländetauglichen Messaufbau, mit dem sich die horizontale Ausrichtung des Erdmagnetfelds in einem relativ großen Gebiet kostengünstig ermitteln lässt. Die Apparatur, die vor allem aus Alltagsgegenständen wie einem Handy, einem Stativ mit Wasserwaagen, einem Geodreieck und einer acht Meter langen Schnur besteht, testete er ausgiebig während einer Alpenüberquerung und im österreichischen Ötztal.
Dabei gelang es ihm, neben einer bekannten auch eine nicht kartierte Anomalie des Erdmagnetfelds zu detektieren, die auf Steine oder Materialien im Boden schließen lässt. Der 16-Jährige, der sein Praktikum am Hochfeld-Magnetlabor Dresden des HZDR absolvierte, spürte auf diese Weise ein zuvor unbekanntes Amphibolit-Vorkommen auf. Die chemische Analyse der Gesteinsprobe ergab zusätzlich einen hohen Eisengehalt. Die Messmethode kann demnach nicht nur dabei helfen, die Kartierung des Erdmagnetfelds und seiner Anomalien voranzutreiben. Sie gibt auch Aufschluss über mögliche magnetisierbare Materialien im Boden.
Strömungsverhalten in Flüssigmetallen per Algorithmus berechnen
An diesem Flüssigmetall-Experiment in der Versuchshalle des HZDR-Instituts für Fluiddynamik erprobte Katharina Gudat ihre Messmethode.
Bild: HZDR
Um das möglichst präzise Messen dreht sich auch das Forschungsprojekt von Katharina Gudat. Die Abiturientin vom Romain-Rolland-Gymnasium Dresden wurde mit einer von ihr weiterentwickelten Methode zur Messung von Flüssigmetallströmungen mit dem zweiten Platz im Fachbereich Physik ausgezeichnet. Die 18-Jährige forschte an einem Experiment des HZDR-Instituts für Fluiddynamik, bei dem eine Gallium-Indium-Zinn-Legierung von unten erhitzt und von oben gekühlt wird. Durch die Temperaturdifferenz entsteht eine turbulente Strömung, die sogenannte Rayleigh-Bénard-Konvektion, die so ähnlich auch im Innern der Erde auftritt. Die kontaktlose Messung der Strömung ist mittels eines äußeren Primärmagnetfeldes möglich, das über Induktion messbare Sekundärfelder erzeugt.
Mit dem Ziel, die Genauigkeit der Messung zu optimieren, verwendete Gudat erstmals zwei Primärfelder in diesem Experiment. Sie beschäftigte sich außerdem mit der Daten-auswertung, um die relevanten Sekundärmagnetfelder vom Hintergrund der wesentlich größeren Primärfelder zu trennen. Der von ihr entwickelte Algorithmus führte schließlich dazu, dass die Messmethode deutlich verbessert werden konnte. Das Verfahren soll zukünftig neben der Grundlagenforschung auch in der Industrie – etwa beim Stranggießen von Stahl oder der Herstellung von Halbleiterkristallen – zum Einsatz kommen. Das große Potential der Messmethode und die hervorragende Arbeit von Katharina Gudat wurden dementsprechend auch mit einem Sonderpreis der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung gewürdigt.
Die Erfolge unterstreichen die Bedeutung von Praktika für Jungforscher*innen, um zusätzliche Erfahrungen für eine Karriere in der Wissenschaft zu sammeln. Der Talentwettbewerb „Jugend forscht“ vergibt in jedem Jahr Sonderpreise, die den Teilnehmenden einen mehrwöchigen Aufenthalt am HZDR ermöglichen. Für die Koordination ist das HZDR-Schülerlabor DeltaX verantwortlich. Weitere Informationen über das Programm finden sich auf der Website des Schülerlabors.
Weitere Informationen:
Nadja Gneist
Schülerlabor DeltaX am HZDR
Tel.: +49 351 260 2272 | n.gneist@hzdr.de
Medienkontakt:
Simon Schmitt | Leitung und Pressesprecher
Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
Tel.: +49 351 260 3400 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de
