Quantenphysik an der Schule

Der 7. Workshop der Heisenberg-Gesellschaft fand – nach coronabedingter Verschiebung aus dem Vorjahr – am Wochenende 16. bis 18. Juli 2021 im Hotel Schloss Schweinsburg in Neukirchen an der Pleiße nahe Zwickau statt. Von den insgesamt 56 Teilnehmern waren 40 aktive Lehrer oder in der Lehramtsausbildung Tätige, davon 14 aus ostdeutschen Ländern. Die Lehrkräfte und die meisten Referenten waren sehr froh, endlich wieder einmal an einer Präsenzveranstaltung teilnehmen zu können.

Zwei kurzfristige Ausfälle im Programm (u.a. wegen flutbedingter Anreiseprobleme) konnten gut kompensiert werden. Die Rückmeldebögen der Teilnehmer zeigen eine positive Resonanz und bestätigen das Konzept, eine Kombination aus Vorträgen zu physikalischen Forschungsthemen, fachdidaktischen Fragen und philosophischen Aspekten anzubieten, ohne dabei den Unterrichtsbezug und den praktischen Erfahrungsaustausch aus den Augen zu verlieren. Besonders geschätzt werden stets die Vorführung und Erläuterung von Demonstrationsexperimenten für die Schule, die am späten Samstagnachmittag alle Aufmerksamkeit auf sich zieht.

Konkret war der Ablauf wie folgt: Der Eröffnungsvortrag von Ferdinand Schmidt-Kaler (Mainz) war Quantencomputern mit Ionen gewidmet. Daran konnte am Samstag Rainer Müller (Braunschweig) anknüpfen, der den Bezug der neuen Quantentechnologien zu den Wesenszügen der Quantenphysik herstellte. Ebenfalls mit Blick auf den Physikunterricht beleuchtete Oliver Passon (Wuppertal) das nichttriviale Verhältnis der Quantentheorie zur „klassischen“ Physik. Til Birnstiel (München) führte dann die Hörerschaft erneut an die Grenzen aktueller Forschung, und zwar beim Thema Planetenentstehung und der spannenden Suche nach Exoplaneten.

Der Nachmittag galt einem vertieften Verständnis der Quantentheorie: Gesche Pospiech (Dresden) referierte über verschränkte Zustände und schlug den Bogen von den Pionieren der dreißiger Jahre bis zur heutigen Quantenteleportation. Meinard Kuhlmann (Mainz) erläuterte das Problem des quantenmechanischen Messprozesses und stellte Interpretationsansätze vor, die in der Literatur als mögliche Lösungen gelten. Wie zu erwarten, gab es dazu im Auditorium keinen Konsens. Es traf sich daher gut, dass die Interpretationsdebatte durch ein spontanes Podium mit Meinard Kuhlmann, Oliver Passon und Helmut Fink fortgeführt werden konnte.

Zwei praktische Vorträge beschlossen das Tagesprogramm: Ludger Wöste (Berlin) erklärte das Prinzip des Stickstoff- und Farbstofflasers und führte dabei in überaus lebendiger Weise ein schultaugliches Eigenbaumodell „aus dem Koffer“ vor. Jörn Schneider (Dormagen) stellte einen Modellversuch zur Quantenkryptographie im Unterricht vor und stand noch am Abend zum Erfahrungsaustausch bereit.

Am Sonntagmorgen gab Tobias Jung (Schäftlarn), der kurzfristig einsprang, einen Abriss über wichtige Strömungen der Wissenschaftstheorie mit Physikbezug, bevor Alexander Blum (Potsdam) die Forschungsgeschichte der Gravitationswellen entfaltete. Zum Abschluss lieferte Peter Jakob (Würzburg) einen reichhaltigen Einblick in Grundlagen und Anwendungen der Kernspintomographie. 

Die Heisenberg-Gesellschaft dankt der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung für die großzügige Förderung und wird die Reihe ihrer Workshops zur Quantenphysik an der Schule gerne fortsetzen.

Helmut Fink, U Erlangen-Nürnberg

Vortragsfolien, auch zu früheren Workshops, findet man unter hier.