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24 S TUDIEREN, LEHREN, LEBEN SCIENTIA HALENSIS 3/09 Nach den Sternen greifen Physiker bringt zukünftigen Lehrern die Astronomie näher S OPHIE EHRENBERG 2009 ist das Internationale Jahr der Astronomie. Vor genau 400 Jahren publizierte Johannes Kepler sein Buch „Astronomia Nova“ und trug damit zum grundlegenden Verständnis der physikalischen Gesetzmäßigkeiten bei. Zu dieser Zeit setzte auch Galileo Galilei erstmals ein Teleskop ein, um astronomische Beobachtungen zu machen. Heute bietet die MLU als einzige Hochschule Sachsen-Anhalts die Möglichkeit an, Astronomie zu studieren. „Allerdings handelt es sich um ein Ergänzungsstudium für Lehramtsstudenten der Geografie, Mathematik oder Physik“, erklärt Dr. Helmut Grätz, für die Astronomieausbildung verantwortlicher Mitarbeiter am Institut für Physik. Die Lehramtstudierenden können nach zwei Jahren eine Staatsprüfung ablegen und erhöhen mit diesem Abschluss ihre Berufschancen. Auch Physikstudierende können in die Astronomie hineinschnuppern, wenn sie „Astrophysik der Sterne und Kosmologie“ als Wahlpflichtmodul für ein Semester belegen. „Das Interesse von studentischer Seite ist groß, aber leider haben die Bachelor-Studierenden meist keine Zeit mehr, den ganzen Kurs über vier Semester zu belegen“, erklärt Helmut Grätz. Sechs Mitarbeiter betreuen die rund 40 Studierenden über die Kursdauer von zwei Jahren. „Die Schwierigkeiten für uns liegen in den sehr unterschiedlichen Vorkenntnissen, denn vor allem mathematisches und physikalisches Verständnis ist unbedingt notwendig. Ich freue mich darüber, dass trotzdem nur wenige An- fänger gleich wieder aufhören, die meisten lassen sich nicht entmutigen. So soll es auch sein“, sagt der Astronomieverantwortliche. ıABSOLVENTEN KÖNNEN AUFBAUARBEIT LEISTEN„ Die wesentlichen Inhalte des Astronomiestudiums bestehen aus Vorlesungen, Seminaren und Übungen, etwa mit Unterrichtsmitteln und Fernrohren. Damit werden die Lehramtsstudierenden auf den Schulunterricht vorbereitet. Allerdings ist die Astronomie nur in den neuen Bundesländern ein Unterrichtsfach. „Sie in allen Bundesländern als Pflichtfach einzurichten, ist wohl recht unrealistisch. Aber an jeder Schule sollte zumindest ein Wahlkurs angeboten werden; an manchen Schulen gibt es aber nicht einmal eine Arbeitsgemeinschaft. Hier können unsere Absolventen noch viel Aufbauarbeit leisten“, sagt Helmut Grätz. Das Interesse sei bei vielen Schülern da und die Astronomie enthalte auch nützliche Erkenntnisse für die Allgemeinbildung, denn sie sei nicht nur eine Naturwissenschaft, sondern Ein Blick in die Kuppel des halleschen Planetariums. Foto: Raumflugplanetarium Stadt Halle (Saale) auch ein wichtiges Kulturgut. „Beispielsweise werden durch astronomische Gegebenheiten die beweglichen Feiertage bestimmt: Das Osterfest etwa findet stets am Sonntag nach dem ersten Frühlingsvollmond statt. Das wissen nur wenige“, so Helmut Grätz. Außerdem ist die Astronomie eine besondere Wissenschaft. „Sie erscheint mehr als andere Fächer in den Medien, zum Beispiel wenn es um Sonnenfinsternisse und Raumfahrtmissionen geht, oder auch um Science-Fiction in Literatur und Film. Es ist mir deshalb unverständlich, wieso Astronomie in der Schule fast keine Rolle spielt.“ Helmut Grätz selbst hat in Dresden Physik studiert. Seine Spezialrichtung ist die Reaktorphysik: „Die Kernfusion ist mein Lieblingsthema.“ Nach der Wende ist er zufällig zur Astronomie gekommen und hat sich intensiv damit beschäftigt. „Ich habe mir Vorträge angehört und das Wichtigste im Selbststudium beigebracht.“ Zusammen mit dem emeritierten Prof. Dr. Peter Grau hat er das Astronomie- Angebot 1994 ins Leben gerufen. Einen Forschungsbereich gibt es an der MLU jedoch nicht. „So etwas muss in der Regel Tradition haben und die haben wir nicht. Das Ergänzungsstudium Astronomie ist ein reines Lehrangebot, vor allem für Lehramtsstudierende.“ ■ Dr. Helmut Grätz Telefon: 0345 55-25363 E-Mail: graetz@physik.uni-halle.de Internet: www.physik.unihalle.de/studium
Die Spider-Man-Seide aus Halle Wissenschaftler machen Spinnfäden reißfester und dehnbarer C ARSTEN HECKMANN Spinnfäden haben erstaunliche Eigenschaften. Sie sind wahnsinnig stark und dennoch elastisch. Aber auch Gutes kann noch besser werden: Ein Team um Dr. Mato Knez vom Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik hat der Spinnenseide Metalle in geringsten Mengen hinzugefügt. An die so behandelten Spinnfäden kann man dreimal mehr Gewicht anhängen. Möglicherweise lassen sich auch andere Fasern mit der entsprechenden Methode kräftigen. Für die Untersuchungen haben MLU-Wissenschaftler 100 Nanometer dünne Scheiben von den Spinnfäden abgeschnitten. Peter Benjamin Parker lebt in Forrest Hills, New York. Das beschauliche Halle an der Saale dürfte ihm kein Begriff sein. Allerdings könnte er sich brennend für eine herausragende Forschungsleistung interessieren, die am Weinberg Campus vollbracht worden ist. Hat dieser Peter Parker doch, in jungen Jahren von einer radioaktiven Spinne gebissen und mit besonderen Kräften ausgestattet, einen Netzsprüher entwickelt. Mit dessen Hilfe kann er verschiede Arten von Spinnennetzen in Windeseile spinnen. Er nutzt dies, um Verbrecher zu jagen. Spider-Man, so der wohl bekanntere Name dieses Mannes, verfügt über besonders reißfeste Spinnfäden – deren Geheimnis bislang nicht gelüftet werden konnte. Ein immenser Wettbewerbsvorteil für den Superhelden. Doch der könnte passé sein. Denn auch Dr. Mato Knez vom Max-Planck- Institut für Mikrostrukturphysik wäre nunmehr, zumindest theoretisch, in der Lage, ein Fluchtauto zu stoppen, das mit 100 Kilome- tern pro Stunde unterwegs ist. Aus 20 Metern Entfernung würde ihm dazu ein fünf Millimeter dünner Faden reichen. Ein natürlicher Spinnfaden, verstärkt durch Metallionen. Dem Forscherteam um Knez ist es gelungen, die mechanischen Eigenschaften von Spinnenseide noch einmal deutlich zu verbessern. Das behandelte Material hält starkem Zug und kräftiger Dehnung stand, es kann zehnmal mehr Energie aufnehmen als das naturbelassene Pendant, bevor es reißt. Die Wissenschaftler haben den Fäden mit einer speziellen Infiltrationsmethode Metalle zugesetzt („Multiple Pulsed Vapor Phase Infiltration“). Wie die Metallatome in das Innere der Spinnenseide vordringen und warum sie den Fäden mehr Kraft geben, dazu erhielten die Forscher Hinweise durch elektromikroskopische Aufnahmen, die zum Teil am Institut für Physik der MLU gemacht wurden. Unerlässlich dafür: die richtige Vorbereitung der Proben. „Man muss sogenannte Präparationsartefakte vermeiden“, sagt Dr. Gerd Hause, SCIENTIA HALENSIS 3/09 Kreuzspinne in der Mitte ihres Netzes, Abbildung: Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik Vierfach gewundener, infiltrierter Spinnenfaden, der einen 27,5 Gramm schweren Block an einem Haken hält. Abbildung: Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik. Abteilungsleiter „Bildgebende Verfahren“ am Biozentrum der MLU. „Die Artefakte würden zu Bildern führen, die der Realität nicht entsprechen.“ Hause und seine Mitarbeiter brachten ihre entsprechende Erfahrung in das Projekt von Mato Knez ein. Sie präparierten die modifizierten Spinnfäden so, dass sie am Ende in Epoxidharzblöcken eingegossen waren. Davon konnten sie dann 100 Nanometer dünne Scheiben abschneiden. Die Untersuchungsergebnisse, veröffentlicht in „Science“, stimmen die Wissenschaftler optimistisch, was die Weiterentwicklung und auch die Relevanz für die Praxis angeht. Zwar werde metallbehandelte Spinnseide auch künftig keine Aufzüge ziehen oder Tragflächen verstärken, so Mato Knez. „Es ist wahrscheinlich kaum möglich, natürliche Spinnseide im großen Stil zu gewinnen.“ Mit der angewandten Methode könnten aber auch andere Biomaterialien reißfester und dehnbarer gemacht werden. „Wir setzen zudem darauf, dass wir auch die Eigenschaften von synthetischen Materialien, die natürliche imitieren, mit unserem Verfahren verbessern können.“ Anwendungen im Flugzeug- oder Autobau sowie in der Weltraumtechnik seien denkbar. Der entscheidende Material-Dreisatz lautet: leicht, stark, flexibel. ■ Dr. Mato Knez Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik Telefon: 0345 55-82642 E-Mail: mknez@mpi-halle.de Dr. Gerd Hause Biozentrum Telefon: 0345 55-21626 E-Mail: gerd.hause@biozentrum.uni-halle.de 25 F ORSCHEN UND PUBLIZIEREN
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