DPG Lehrerfortbildung "Pulsare und Gravitationswellen als Laboratorien extremer Physik"

DPG-Fortbildungskurs für Physiklehrer

im Physikzentrum Bad Honnef
24. bis 28. Juli 2017
Pulsare und Gravitationswellen als Laboratorien extremer Physik

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze (Wilhelm und Else Heraeus-Seniorprofessor an der U Jena), MSc. Silvia Simionato (U Jena), Dr. Norbert Wex (MPI Radioastronomie, Bonn)

Im Jahre 1967 entdeckten Jocelyn Bell und Antony Hewish von der Universität Cambridge eine neue Klasse von Objekten, die periodisch Radiosignale aussenden. Diese Objekte wurden alsbald "Pulsare" genannt. Die Perioden der Radiosignale waren kürzer als bei jedem anderen damals bekannten Himmelskörper und so hochgradig konstant, dass sich bereits die ersten Pulsare als Präzisionsuhren geeignet hätten.

Heute sind sich Astronomen über die Natur der Pulsare einig: Es sind in rascher Rotation begriffene, mit starken Magnetfeldern ausgestattete Neutronensterne, deren Existenz schon in den 1930er Jahren vorhergesagt wurde.

Im Juni 1916, nur sieben Monate nach der Vollendung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie, sagte Albert Einstein die Existenz von Gravitationswellen voraus. Demzufolge sind Gravitationswellen wellenartige Störungen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Im gleichen Jahr berechnete Karl Schwarzschild die heute nach ihm benannte Lösung von Einsteins Feldgleichungen der Gravitation, die die Möglichkeit Schwarzer Löcher impliziert.

Zwei Schwarze Löcher, die einander wie in einem Doppelsternsystem umlaufen und dabei schließlich zu einem Schwarzen Loch verschmelzen, sind die ergiebigste Quelle von Gravitationsstrahlung. Bis vor kurzem gab es nur indirekte Hinweise auf die Existenz von Gravitationswellen und Schwarzen Löchern. Im September 2015 wurden jedoch Gravitationswellen erstmals mit Hilfe irdischer Gravitationswellen-Detektoren nachgewiesen. Der Vergleich der Messdaten mit theoretischen Vorhersagen führte auf zwei verschmelzende Schwarzes Löcher als Quelle des Gravitationswellen-Signals.

Beide Ereignisse, die Entdeckung der Pulsare vor 50 Jahren und der Nachweis der Gravitationswellen im Labor, sind der Anlass für diese Fortbildungswoche. Dabei stehen die beiden Schwerpunktthemen nicht getrennt nebeneinander. Nicht nur ermöglichte ein Pulsar in einem Doppelsternsystem den ersten indirekten Nachweis von Gravitationswellen. Pulsare eignen sich auch als Sonden zum Ausmessen von Gravitationswellen und Schwarzen Löchern. Außerdem haben uns Pulsare gezeigt, dass es in der Natur Systeme aus zwei Neutronensternen gibt. Es wird erwartet, dass verschmelzende Doppelneutronensterne in naher Zukunft eine weitere wichtige Gravitationswellen-Quelle für irdische Detektoren sein werden.

Außer in Vorträgen sollen grundlegende Aspekte des Themas auch in Tutorien vertieft werden. Auch der Ausflug zum 100m-Radioteleskop in Effelsberg steht in direkter Beziehung zum Thema der Fortbildungswoche.

Referenten und Vortragsthemen:
• Prof. Dr. Werner Becker (München): Neue Wege der Satellitennavigation: Pulsare als kosmische Wegweiser.
• Prof. Dr. Werner Becker (München): Röntgenbeobachtungen von Neutronensternen und was man daraus lernt.
• Dr. David Champion (Bonn): Using Pulsar Timing Arrays as a Gravitational Wave Detector.
• Prof. Dr. Heino Falcke (Nijmeigen): Kann man Schwarze Löcher sehen?
• Prof. Dr. Burkhard Kämpfer (Rossendorf): Extreme Materiezustände: Vom LHC in das innere von Neutronensternen.
• Prof. Dr. Claus Kiefer (Köln): Allgemeine Relativitätstheorie - eine Einführung.
• Prof. Dr. Michael Kramer (Bonn): Fünfzig Jahre Pulsarforschung.
• Prof. Dr. Claus Lämmerzahl (Bremen): Pulsare: Messsonden zum Ausmessen der Eigenschaften Schwarzer Löcher.
• Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze (Jena): Gravitationswellen – Eine didaktisch orientierte Einführung.
• Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze, Silvia Simionato M.Sc. (Jena): 2 Tutorien.
• Dr. Jens Reiche (Hannover): Die LISA-Pathfinder-Mission -- Gravitationswellen und das Ohr ins All.
• Prof. Dr. Gerhard Schäfer (Jena): Binäre Schwarze Löcher: Starke Sender von Gravitationswellen.
• Dr. Norbert Wex (Bonn): Experimente zur Allgemeinen Relativitätstheorie mit Doppelsternpulsaren.
• Prof. Dr. Benno Willke (Hannover): Gravitationswellen: Ein neues Beobachtungsfenster zum Universum.
• Dr. Norbert Junkes (Bonn): Exkursion zum 100m-Radioteleskop in Effelsberg.

• Außerhalb des wissenschaftlichen Programms für Interessenten: Klaus Gerd Bruns (Oldenburg): Die DPG Schulstudie „Physikunterricht neu denken“ – Vorstellung und Diskussion
Ablauf: Der Kurs beginnt mit einem gemeinsamen Mittagessen am Montag um 12:30 Uhr, und endet nach einem Mittagessen 12:30 - ca. 14:00 Uhr am Freitag.

Kursgebühren einschl. Unterkunft und Verpflegung von Montag bis Freitag: € 302 (€ 242 für Lehramtskandidaten und Referendare), € 165 für Tagesgäste (€115). Fahrtkostenzuschüsse für DPG-Mitglieder (0,22€/km x einfache Entfernung). Information zur DPG-Mitgliedschaft finden Sie hier. DPG Kurse sind auch für Nichtmitglieder offen.

Mit der Bahn ab 99,- Euro zu den DPG Tagungen

Anerkennung in den Bundesländern (beantragt in allen):
Baden-Württemberg: Die Entscheidung trifft die Schulleitung
Bayern:Die Entscheidung trifft die Schulleitung
Berlin: Die Entscheidung trifft die Schulleitung
Brandenburg: Anerkennung als Ergänzungsangebot, Anerkennungs-Nr.: 171020-35.6-46512-170502.1
Bremen: Zuständig für die Anerkennung sind die Schulleitungen
Hamburg: Die Entscheidung trifft die Schulleitung
Niedersachsen: Die Entscheidung trifft die Schulleitung
NRW: Die Entscheidung trifft die Schulleitung
Rheinland-Pfalz: Anerkannt vom Pädagogischen Landesinstitut, Az.: 17ST025301
Saarland: Die Entscheidung trifft die Schulleitung
Sachsen-Anhalt: Anerkannt von LISA, Reg.-Nr. WT 2017-042-02
Schleswig-Holstein: "aus fachlicher Sicht aus" anerkannt vom Institut für Qualitätsentwicklung an Schulen Schleswig-Holstein