Kategorie: MINTec

Im Rahmen der Mitgliedschaft im nationalen Excellence-Schulnetzwerk MINT-EC haben Schüler:innen der Jahrgangsstufe 1 des Helmholtz-Gymnasiums am Regionalforum MINT100 – unter dem Motto: „Kosmos, Laser, Krebstherapie – tauche ein in die Welt der Strahlung“ an der Universität Heidelberg teilgenommen.

Ariane Neumann, Clara Wottge, Leo Waimer und Frau Dr. Wolff beschäftigten sich am 13.03.2023 ein Tag lang in Workshops mit der spannenden Welt der Strahlung.

In der Keynote Speech berichtete Frau Dr. Maria Bergemann vom Max-Planck-Institut für Astronomie über die Analyse des Sternenlichts. 

Im anschließenden Workshop ging es um die Krebstherapie mit Teilchenstrahlung am Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum (HIT). Groß wie ein halbes Fußballfeld ist die Hightech-Anlage, in der Tumore mit Schwerionen präzise bestrahlt werden. Die Teilnehmenden des Workshops erhielten eine Führung durch die Anlage und hatten die Möglichkeit sich alle Komponenten der riesigen Anlag aus der Nähe anzuschauen. Zu bestaunen gab es den Linearbeschleuniger, das Synchroton, die Gantry und Horizontalbestrahlplätze. Riesige Magnete lenken und bündeln den Ionenstrahl dabei werden die Ionen auf 73 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Kurz vor den Behandlungsräumen wird er durch zwei Magnetscanner geführt, dadurch lässt sich der Ionenbeschuss exakt steuern. Damit die Bestrahlung punktgenau treffen kann, wird der Patient auf einem robotergesteuerten Behandlungstisch fixiert. Eine aufwendige, drei Stockwerke hohe Konstruktion, namens Gantry, macht es möglich den Ionenstrahl im optimalen Behandlungswinkel exakt auf den Tumor zu lenken.    

Nach dem Mittagessen erhielten die Jugendlichen eine Einführung in die physikalischen Grundlagen und in die in der Forschung eingesetzten Software durch junge Wissenschaftler:innen des Deutschen Krebsforschungszentrum. Anschließend erstellten sie selbständig einen Bestrahlungsplan am Computer, der die Strahlendosis vor der Behandlung simuliert und optimiert. 

Mathe-AG Kepler Jubiläumsfensterbild.

Johannes Kepler wurde am 27.12.1751 in Weil der Stadt geborgen. Das Jubiläumsjahr, das seinen 450. Geburtstag würdigt neigt sich mit der Adventszeit dem Ende. 

Die Mathe-AG ging der Frage nach: Wer war Johannes Kepler?

Als Physiker entdeckte er, die heute nach ihm benannten Keplerschen Gesetze. Das erste besagt, dass sich die Planeten auf Ellipsenbahnen bewegen, in deren einen Brennpunkt jeweils die Sonne steht. Er selbst hätte sie wohl nie Gesetze genannt, er war viel mehr davon überzeugt, dass ein Schöpfer die Welt mit Harmonie erschaffen hat. 

Johannes Kepler war aber auch ein faszinierender Mathematiker, der Muster und Regelmäßigkeiten erforschte. Der Bereich der Mathematik, der sich ganz offensichtlich mit Mustern und Figuren beschäftigt – ist die Geometrie. Betrachten wir die geometrischen Formen genauer, erkennen wir wiederum Muster, die wir näher untersuchen können. Sie werden beispielsweise in Symmetrien sichtbar. Symmetrieabbildungen, die unendlich fortgesetzt werden, schaffen Muster, die einer bestimmten Struktur folgen – diese Muster führen in die Welt der Parkettierungen. 

Bei seinen Untersuchungen zu Parkettierungen hat Johannes Kepler sich besonders für Parkettierungen mit Fünfecken interessiert. Er wusste, dass man mit Fünfecken alleine die Ebene nicht parkettieren kann. Wenn man von einem Pentagramm (fünfzackiger Stern) ausgeht, kann man um ihn problemlos zehn Fünfecke platzieren. Wenn man weiter machen möchte, braucht man Zehnecke, und so entsteht ein kompliziertes, aber schönes Muster. Das Experiment bezieht sich auf den Kern des Kepler-Parketts, nämlich einen Stern mit zehn umgebenden Fünfecken.

Die Sextaner der Mathe-AG haben ein Fensterbild gelegt, dass nicht nur für weihnachtliche Stimmung im Klassenzimmer sorgt, sondern an dem man auch viel zu Parkettierungen lernen kann und ganz im Sinne von Johannes Kepler für die Schönheit der Muster begeistert wird. 

Abbildung Zeichnung von KeplerQuelle:mathinf@uni-greifswald.de © 2011 Universität Greifswald

Spannende Experimente beim Universitätstag Molekularbiologie der Uni Freiburg

Nach einer langen Fahrt, die am frühen Morgen begann, kamen wir wohlbehalten in Freiburg im Breisgau an. Dort wurden wir herzlich an der Uni empfangen. Im Seminarraum angekommen, mit Kitteln und Handschuhen ausgestattet, gab es eine kurze Einleitung in das Themengebiet der Genetik und eine Einführung zu den Experimenten. Für die Experimente wurden Pipetten benötigt, mit deren Verwendung wir noch nicht vertraut waren. Netterweise erklärten uns andere Partizipierende diese ausführlich. 

Als Abschluss des experimentellen Teils des Unitages wurde der Western Blot ausgewertet. Die Streifen durften wir sogar mit nach Hause nehmen.

Als Letztes wurden uns noch Studienmöglichkeiten in den Life Sciences an der Universität Freiburg vorgestellt. 

Als krönenden Abschluss gingen wir danach als Belohnung für unsere Anstrengungen und für unsere neugesammelten Erkenntnisse in einem vegetarischen Restaurant essen und mussten uns sehr für unsere Rückfahrt beeilen, da wir in die falsche Richtung gelaufen sind, haben aber letzen Endes doch noch unseren Zug erwischt und kamen müde aber glücklich in Karlsruhe an. Es hat Spaß gemacht, die im Unterricht theoretisch besprochenen Experimente auch mal selbst durchführen zu können und einen Einblick in die Uni Freiburg und die Studier- und Berfusmöglichkeiten im Biologie-Bereich zu bekommen. Wir haben einen tollen Tag erlebt!

Text und Fotos: Jonathan Hutt und Anna Pastal K2

Internationale Chemieolympiade 2022 (IChO) – Helmholtz mit dabei!

Wir sind sehr stolz darauf, dass wir auch in diesem Jahr zwei Schülerinnen in unseren Reihen haben, die an der Internationalen Chemieolympiade 2022 mit großem Erfolg teilgenommen haben.

Rayan Diran und Peining Zhang aus der Kursstufe 2 haben mit großer Selbstständigkeit die anspruchsvollen Aufgaben erfolgreich bearbeitet. Peining Zhang hat sich für die zweite Runde dieses Wettbewerbs qualifizieren können. In der zweiten Runde mussten keine Aufgaben bearbeitet werden, hier wartete eine Klausur auf Peining, die sie inzwischen geschrieben hat. Das Ergebnis steht noch aus. Wir hoffen natürlich, dass Peining sich für die 3. Runde hat qualifizieren können. Unabhängig davon möchten wir aber beiden Schülerinnen nochmal ganz herzlich gratulieren zu diesem tollen Erfolg, den sie sich durch ihr großes außerunterrichtliches Engagement verdient haben.

Wir würden uns sehr freuen, wenn auch zukünftig Schüler:innen unseres Helmholtz-Gymnasiums sich dafür entscheiden, an diesem anspruchsvollen, aber auch sehr interessanten Wettbewerb teilzunehmen. Für Fragen rund um die Internationale Chemieolympiade stehen Herr Gröner und Herr Unger gerne zur Verfügung.

Rainer Gröner & Kai-Arwed Unger

(IChO-Betreuer des Helmholtz-Gymnasiums)

MINT-EC-Camp „Energie und Mobilität – Gegenwart und Zukunft“
29.09. – 02.10.2021 in Karlsruhe

Ich hatte dieses Jahr Ende September das Glück am MINT-EC-Camp „Energie und Mobilität – Gegenwart und Zukunft“ teilnehmen zu dürfen. Innerhalb der vier Tage habe ich viele neue Erkenntnisse erlangt und der Camp war ein sehr schönes, lustiges und bereicherndes Erlebnis.

Da das Camp, welches vom MINT-EC-Koordinator unseres Helmholtz-Gymnasiums in Kooperation mit dem KIT organisiert wurde, direkt hier in Karlsruhe stattfand, musste ich nicht so einen weiten Weg auf mich nehmen, wie manch andere teilnehmenden Schüler:innen, die aus Bremen, Bonn oder Münster anreisten.

Also, nun zur eigentlichen Geschichte: um Punkt 15 Uhr am Mittwoch, dem 29.09., stand ich vor der Jugendherberge erschöpft und zunächst noch motivationslos. Nachdem alle gut angekommen waren, lernten wir Tina Vogt (unsere Begleiterin) und Gregor Ulbricht (MINT-EC-Alumni) kennen, die uns mit dem Ablauf in den kommenden Tagen bekannt machten. Später am Nachmittag begaben wir uns auf eine Karlsruhe- Stadtführung, wo auch ich meine Stadt nochmals neu kennenlernen konnte. Der Mittwoch war quasi unser „Kennenlernen-Tag“.

Am Donnerstag begaben wir uns auf eine Erkundungstour auf dem Gelände des KIT Campus Nord, welches ehemals als Kernkraftwerk fungierte. Nun dient es vor allem als Forschungszentrum. Der erste Vortrag mit dem Thema „Wasserstoff als Energieträger“ wurde von Herrn Dr. Andreas Friedrich vom Institut für thermische Energietechnik und Sicherheit gehalten. Dort erhielt ich für mich vollkommen neue Einblicke in das Themengebiet Wasserstoff als Treibstoff. So dachte ich früher immer, Elektroautos wären bereits die „grünsten“ Autos, die heutzutage existieren. Dies ist aber nicht der Fall! Wusstet ihr schon, dass mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Autos einen viel höheren Wirkungsgrad haben als solche, die mit batteriegestützten Elektromotoren oder mit fossilen Treibstoffen (Verbrennungsmotoren) betrieben werden? Und das ist nur einer von vielen erheblichen Vorteilen!
Anschließend besichtigten wir das Wasserstoff-Versuchszentrum auf dem Gelände, in dem verschiedene Experimente rund um die Wasserstoffverbrennung durchgeführt werden, um deren Verbrennungsverhalten bei verschiedenen Parametern zu bestimmen.
Nach der Besichtigung wurden wir mit dem Bus wieder zum Begegnungszentrum gefahren, um uns den nächsten Vortrag anzuhören. Dieser beschäftigt sich mit dem Thema Bioliq®. Bei Bioliq® handelt es sich um ein sehr erfolgreiches Projekt des KIT, wo Biomasse, wie z.B. Stroh oder andere landwirtschaftliche Abfälle, zu Rohöl und anschließend Benzin verarbeitet werden. Frau Christina Cecarelli, die Ansprechpartnerin von bioliq® gab uns eine äußerst spannende Führung auf der Pilotanlage.
An den nächsten beiden Tagen lernten wir gemeinsam eine andere Art von regenerativer Energiequelle kennen, welche nicht die Sonne als Ursprung hat: die Geothermie. Neben einer umfangreichen theoretischen Einführung zur Technologie der Geothermie, durften wir an der Fakultät für Geologie verschiedene Modellversuche zu Bohrungen, wie sie bspw. auch beim Fracking eingesetzt werden, durchführen. Der Aufbau zum Modellversuch war erschreckend einfach, nicht unappetitlich und dennoch sehr aufschlussreich: Man nahm sich einen Becher Götterspeise und ein Strohhalm gefüllt mit Vanillesoße. Danach bohrt man mit dem Strohhalm ein Loch in die Götterspeise und pustet vorsichtig, sodass sich die Vanillesoße wie eine Platte ausbreitete. Dieser Modellversuch simuliert letztendlich das Hineinpressen von Flüssigkeiten in tiefer liegende Gesteinsschichten, um dieses aufzubrechen.
Am Freitag wurde unsere Expedition zu einem Geothermie-Kraftwerk vom Betreiber desselben leider abgesagt. Allerdings konnten wir bei einem anderen Ausflug in Baden Baden von einem Brunnen zum anderen Brunnen springen und Wasserproben sammeln (Achtung, heiß!), die wir später wieder in Karlsruhe analysiert haben. Die erhöhte Temperatur dieser Heilwasserproben ist ja letztendlich eine Ursache geothermischer Phänomene im Erdinneren. Beendet wurde unser Camp mit einem außergewöhnlichen Abenteuer für die Zunge: Die Wasserverkostung anschließende Präsentation der erlernten Sachverhalte. Am Samstag wurden von verschiedenen Schüler:innengruppen die wesentlichen Inhalte und Ausflugsziele nochmal zusammenfassend präsentiert und ein Feedback zum Camp gegeben.

Insgesamt habe ich das Camp als sehr interessant wahrgenommen und mich darüber gefreut, an diesem teilgenommen zu haben.

Peining Zhang, K2