Am 12.04.2024 ging es mit der Münchner Regionalgruppe der Jungen Deutschen Physikalischen Gesellschaft in die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz.

Die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz, auch Forschungsreaktor München 2 oder FRM2 genannt, wird von der Technischen Universität München betrieben und gehört zu den leistungsstärksten Forschungsreaktoren Deutschlands. Zusammen mit dem "Atomei", dem denkmalgeschützten Gebäude des Vorgängerreaktors, bildet der FRM2 eine ikonische Landmarke und ist wichtiger Bestandteil des Campus von Garching bei München. Als eine der leistungsfähigsten Neutronenquellen der Welt speist der Reaktor zahlreiche wissenschaftliche Experimente. Doch wofür ist so eine Neutronenquelle eigentlich gut?

Diese und weitere Fragen wurden den zwei Gruppen aus insgesamt 13 Interessierten von drei Wissenschaftlern des FRM2 während der Führung beantwortet. Bevor es dazu kommen konnte, durften wir allerdings erstmal erleben, was das Kernreaktorpersonal unter Sicherheit versteht. Nach vollständiger Durchsuchung durch den Sicherheitsdienst, Ausstattung mit Personendosimetern und einigen Sicherheitstüren und -schleusen konnte endlich das Reaktorgebäude erkundet werden.

Doch nun zu voriger Frage: In üblichen Kernreaktoren wird das Uran-Isotop 235 mit einem Neutron beschossen, um es zu spalten. Dies setzt einiges an Energie und nebenbei auch weitere Neutronen frei, mit denen mehr Uran gespalten und damit mehr Energie erzeugt wird. Der FRM2 ist darauf ausgelegt, eine große Anzahl zusätzlicher Neutronen freizusetzen, die dann für wissenschaftliche Experimente genutzt werden können. Solche Experimente gibt es im Reaktorgebäude und in der angrenzenden Neutronenleiterhalle zuhauf. Während der Führung wurden beispielsweise Aufbauten präsentiert, die mithilfe der Neutronen Antimaterie produzieren. Weitere Apparate verwenden die Neutronen für bildgebende Verfahren, um zum Beispiel Kaffe in einer Kanne beim Kochen zuzuschauen oder in eine Batterie zu blicken, während sie gefertigt wird, wodurch Herstellungsprozesse optimiert werden können. Neutronen werden auch in Verfahren zur Krebsbekämpfung oder zur Bestimmung der Herkunft antiker Vasen eingesetzt. Der FRM2 ermöglicht also eine Vielzahl von Forschungsprojekten.

Zusätzlich zu wissenschaftlichen Aspekten erfuhren wir auch einiges über die Herausforderungen, die der Betrieb eines solchen Reaktors mit sich bringt. Neben politischen Auflagen, Komplikationen durch den Angriffskrieg Russlands auf die Ukraine, Betriebspausen wegen der Corona-Pandemie und ständigen bürokratischen Hürden stellt seit einiger Zeit die technische Komponente das Hauptproblem dar. Es wurden nämlich Mängel im Reaktor festgestellt, die den Betrieb beeinträchtigen. Da Reparaturarbeiten im Reaktorbecken extrem aufwändig sind und zusätzlich Ersatzteile erst neu gefertigt werden müssen, was bei für Kernreaktoren zertifizierten Teilen nicht so einfach ist, steht im Moment noch in den Sternen, wann der Betrieb wieder aufgenommen werden kann. Die Mitarbeiter:innen lassen sich davon allerdings nicht unterkriegen. Stattdessen wird die Zeit genutzt, in der der Reaktor stillsteht, um neue Experimente einzurichten. Es ist sogar eine völlig neue Experimentierhalle geplant, um den Reaktor, wenn er wieder läuft, bestmöglich ausnutzen zu können.

Nach einer langen Führung quer durch das Gebäude und einer weiteren Untersuchung, diesmal nicht durch den Sicherheitsdienst sondern durch einige Geräte zur Strahlungsmessung, kam die Führung dann zu einem Ende. "Vielleicht sehen wir einen von euch ja nochmal hier, es kann ja nicht Jeder Astro-Teilchen machen" verabschiedeten sich die Wissenschaftler in der Hoffnung, dass sie für ihr Fach begeistern konnten, womit es für uns dann, natürlich erst nachdem ein Gruppenfoto vor dem Gelände geschossen wurde, in einen entspannten Nachmittag ging.

Bericht: Fabian Balz und Chandrashekhararao Kulkarni

Die Regionalgruppe München der jungen DPG organisierte erneut eine Exkursion zur Universitätssternwarte der LMU auf dem Wendelstein. Das Wendelsteinmassiv ist einer der imposantesten Gebirgszüge der Voralpen und trotzt stoisch den Änderungen der Geschichte, einzig gezähmt durch die Zahnrad- und Seilbahn. Es ist mit dem höchsten Stern- und Sonnenobservatorium Deutschlands auf 1838 Metern gekrönt. 

Am 23. Juni machte sich eine Gruppe der jDPG München mit dem Zug auf den Weg, um dann die 1000 Höhenmeter zum Gipfel zu erklimmen. Das Wetter passte mit einer Mischung aus Sonne, Regen, Hagel und Gewitter perfekt zur Geschichte des Wendelsteins. Spontan wurden einige ältere Hobby-Astronomen aus dem Rheinland zu der äußerst spannenden Führung durch Arno Riffeser eingeladen. Zu sehen war das mittlerweile historische Sonnenobservatorium, das dazu diente, die Korona und die Chromosphäre genauer zu untersuchen. Durch häufige Inversionslagen und klare Nächte eignet sich der Wendelstein zusätzlich ausgezeichnet, um das nächtliche Firmament zu untersuchen. 

Die Highlights waren die voll verstellbare Kuppel mit dem 2,1 Meter großem Spiegelteleskop, sowie die Betrachtung der damit entstandenen Aufnahmen. Gemeinsam wurde die Technik für den Abend vorbereitet. Dazu gehört unter anderem die CCD-Kameras und ein Apfel mittels flüssigem Stickstoff zu kühlen, um das thermische Rauschen der Elektronik zu verringern, wodurch schärfere Aufnahmen generiert werden können.

Mehr Informationen zum Observatorium sind hier zu finden. 

Bericht: Marius Neugschwender und Sarah Bäumler

Eine neue Supernova über Bayern – so bewirbt die Europäische Südsternwarte ESO ihr neues Besucherzentrum auf dem Forschungscampus Garching bei München. Ohne Frage, der Besuch ist ein Muss für physikalisch Interessierte, und damit auch für unsere jDPG-Regionalgruppe München. Folglich besuchten wir die „ESO Supernova“ am 20. Juni, nur wenige Wochen nach der Eröffnung.

Wie die anderen Gebäude der ESO – dazu zählt auch das Hotel in der chilenischen Atacama-Wüste, vor dem sich James Bond in „Quantum Trost“ eine Verfolgungsjagd liefert – handelt es sich um einen hochmodernen Bau mit futuristischer Architektur. Die Form soll an ein Doppelsternsystem erinnern, in dem Masse vom einen zum anderen Partner fließt, bevor das System in einer Supernova explodiert.

Im rechten „Stern“ befindet sich ein geneigtes Planetarium – der ESO zufolge handelt es sich um das Größte seiner Art in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Durch seine um 25° nach vorne gekippte Kuppel sieht man mehr von der Bildfläche, als in einem „geraden“ Planetarium. Wir nahmen darin an einer 50-minütigen Vorführung teil. Sie begann mit einem Blick in den aktuellen Nachthimmel über uns, gefolgt von einer virtuellen Reise zu den ESO-Teleskopen in Chile und einem Blick in den dortigen Nachthimmel. Dabei wurde uns erklärt, was man am (virtuellen) Firmament sieht und warum die südliche Hemisphäre so interessant für Astronomen ist. Nachdem wir gedanklich in der Atacama-Wüste angekommen waren, startete der Film „Verborgenes Universum“. Darin nahmen uns ESO-Wissenschaftler mit auf eine Entdeckungstour in die Tiefen des Universums und zeigten uns atemberaubende Fotos von Planeten, Sternen und Galaxien sowie präzise Simulationen des Universums. Darüber hinaus erhielten wir einen Einblick in den Alltag und die Arbeit der Forscher!

Am 17. August 2017 wurden zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit sowohl elektromagnetische Wellen als auch Gravitationswellen von ein und demselben Ereignis, genauer gesagt bei der Verschmelzung von zwei Neutronensternen, gemessen. Der dabei entstandene Gammastrahlenausbruch wurde von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) beobachtet. Genau dieses Institut haben wir am 26. Januar 2018 besichtigt um mit Wissenschaftlern in Kontakt zu treten und einen Einblick in die aktuelle Forschung zu erhalten. Das MPE liegt auf dem Forschungscampus in Garching, bei München. Dort werden nicht nur die Daten von Teleskopen wie dem Gamma-Ray Burst Monitor oder eROSITA ausgewertet, sondern auch neue Teleskope für die Europäische Südsternwarte (ESO) gebaut. Im Anschluss haben wir das direkt danebengelegene Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA), in dem theoretische Physiker forschen, besucht. Unsere Gruppe bestand aus Mitgliedern der jDPG, aber auch Studierenden der LMU und TU. Zu Beginn gab Dr. Werner Collmar eine interessante und unterhaltsame Einführung zur Astronomie. Angenommen, wir müssten für die Energie bezahlen, welche die Sonne an uns abgibt – und zwar genau mit demselben Tarif unseres Stromanbieters, wie viel wäre das pro Jahr? Pro Kopf? Es wäre unfassbar teuer: Jeder einzelne von uns müsste jährlich einige Millionen Euro locker machen. Herr Dr. Collmar erklärte uns die verschiedenen Forschungsgruppen des MPE und zeigte die ausgewerteten Daten der verschmolzenen Neutronensterne. Es war faszinierend zu sehen mit welcher Präzision das Signal der Gammastrahlen mit dem der Gravitationswellen zeitlich übereinstimmte.

Danach wurden wir zum MPA geführt um dort zunächst eine Planetariums Show zu sehen. Das Highlight war die Millenniumssimulation, die unter der Leitung von Forschern des MPA entwickelt worden war. Sie zeigt die Entstehung und Entwicklung kosmischer Strukturen im Bereich von Giga Parsec bis hinunter zu circa zehn Kilo Parsec. Die Projektion wirkte sehr plastisch und brachte uns somit diese eigentlich unvorstellbaren Tiefen des Universums etwas näher.

Weiter ging es in einem Seminarraum, wo uns der Theoretiker Dr. Fabian Schmidt das Dunkle im Universum erleuchtete. In seinem kurzweiligen, interaktiven und mathematischen Vortrag stellte er die gängigen Modelle der Dunklen Materie und der Dunklen Energie, sowie der Wechselwirkung von Gravitation und Expansion im Universum vor.

Besonders bereichernd war es, unsere Fragen zu Schwarzen Löchern, Dunkler Materie und dem Kosmischen Hintergrundrauschen stellen zu können und immer eine prägnante und präzise Antwort zu erhalten. Zum Beispiel auf die Frage: „Warum kann das Rauschen des Urknalls bis heute beobachtet werden?“, wusste Herr Dr. Schmidt sofort: „Man schaut sich dazu am besten ein Raumzeitdiagramm an, dann ist das ganz einfach zu verstehen. Aus dem bisherigen Vortrag wird klar, der Urknall fand im gesamten Universum, also überall, statt. Nun gelangt das Licht dieses Ereignisses, das Hintergrundrauschen, das sich auch in einer Entfernung von 13,7Mrd Lj von uns entfernt befand, bis heute zu uns.“ Abschließend besuchten wir gemeinsam die TU Mensa am Campus Garching und sprachen über die beeindruckenden Bilder und Erkenntnisse des Tages.

An dieser Stelle möchten wir auch Frau Dr. Hannelore Hämmerle vom MPE danken, die uns diese Exkursion ermöglicht hat.