Die von der Technischen Universität München (TUM), der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Universität Stuttgart gemeinsam veranstaltete Ferienakademie fand in diesem Jahr zum 40. Mal statt. Vom 22. September bis zum 4. Oktober 2024 machten sich Professoren und Studierende aller drei teilnehmenden Universitäten auf den Weg in das abgelegene Sarntal in Südtirol (Italien), um zwei Wochen lang Wissenschaft, Wandern und soziale Interaktion zu erleben. Die Professoren der NAT Franz Hagn, Dominik Bucher, Andreas Weiler und Stephan Schönert organisierten zwei Kurse, die Theorie und Experimente vor Ort kombinierten. Obwohl sie thematisch sehr unterschiedlich waren, nutzten beide Kurse die Vorteile der einzigartigen Umgebung, indem sie die natürliche Schönheit und Landschaft Südtirols nutzten, um verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen zu behandeln.
Kurs „Kernspinresonanz in Chemie und Medizin
Die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und die Magnetresonanztomographie (MRT) sind in der (bio-)chemischen und medizinischen Forschung von größter Bedeutung, um Strukturinformationen von Molekülen und Bilder von biologischen Proben zu erhalten. Um das Verständnis für die Möglichkeiten und Grenzen dieser Techniken zu vertiefen und praktische Erfahrungen mit diesen Instrumenten zu sammeln, beluden Hagn und Bucher ihr Auto mit einem kleinen, mobilen Tisch-NMR-Spektrometer und den notwendigen Teilen für den Aufbau eines MRT-Lehrgeräts und machten sich auf den Weg zum Hotel Feldrand.
Der Kurs begann mit einem theoretischen Hintergrund und einer ersten Einführung in die Geräte. Nach einem NMR-Quiz (Wer kann die chemische Verbindung anhand des gemessenen NMR-Spektrums identifizieren?) wurde ein MRT-Gerät aufgebaut. Es wurden Bilder von verschiedenen 3D-Objekten, darunter eine Avocado, aufgenommen, um zu zeigen, wie wissenschaftliche Projekte zu unerwarteten Kunstwerken führen können.
Nachdem sich die zwölf hochmotivierten Studierenden aus den Bereichen Chemie, Biochemie, Physik und Medizintechnik mit den neuen Techniken vertraut gemacht hatten, erarbeiteten sie im Tandem ihre eigenen Themen. Die in den Kurs eingestreuten Wanderungen waren gut gewählt, um Wasserproben aus Bergquellen zu entnehmen und zu analysieren (enthalten sie Eisen, wie die Einheimischen behaupten?). Andere Projekte blieben näher am Hotel und untersuchten Schmerzmittel wie Aspirin, Vitaminpräparate (Welcher Anteil einer Tablette ist eigentlich das Vitamin?), Sonnenschutzcreme sowie verschiedene Obst- und Gemüsesorten.
Dunkle Materie und der Kosmos-Kurs
Währenddessen beschäftigten sich Prof. Schönert, Prof. Weiler und ihre Studierenden mit einer größeren Frage, die viele schon lange fasziniert: Wie verlief die Geschichte unseres Universums? Von der Urknalltheorie über die exponentielle Expansion und die kosmische Strahlung bis hin zur Gegenwart: Warum glauben Physiker, dass wir dunkle Materie brauchen, um den gegenwärtigen Zustand zu erklären, und was sind die möglichen theoretischen Erklärungen dafür?
Vor Beginn des Kurses sollten die Studierenden das Buch The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe (1993) von Steven Weinberg lesen, um sicherzustellen, dass alle Studierenden, egal ob sie Physik, Mathematik, KI, Luft- und Raumfahrttechnik oder Informatik studieren, das gleiche Grundverständnis haben. Dieser Kurs kombinierte sowohl theoretische als auch experimentelle Teilchenphysik und gab einen allgemeinen Überblick über die verschiedenen Ansätze und Theorien rund um das Vorhandensein und den Nachweis dunkler Materie, wobei die Studierenden Präsentationen zu verschiedenen Aspekten hielten.
Dunkle Materie kann bis heute nicht direkt gemessen werden, aber wir können unsichtbare Teilchen aus dem Weltraum nachweisen. Myonen sind sehr kurzlebige (2,2 Mikrosekunden), ionisierende Teilchen, die entstehen, wenn kosmische Strahlen mit der Erdatmosphäre kollidieren. Um zu sehen, wie viele Myonen in unterschiedlichen Höhen und Tiefen vorhanden sind, machten sich die Studierenden – ausgerüstet mit einem tragbaren Myonendetektor – auf den Weg zum Latzfonser Kreuz auf 2296 m und auf den Gipfel des Kassianbergs (2581 m), erkundeten das Rabenstein Bergwerk (1250 m) und nahmen Messungen in verschiedenen Tiefen innerhalb der Mine vor (was die Dicke des darüber liegenden Gesteins erhöhte), und führten Messungen am Hotel (1200 m) sowie in der Mitte des Bozner Marktplatzes (262 m) durch. Das Ergebnis dieser Experimente: Myonen zu messen, kann einige erstaunte Gesichter von Passanten hervorrufen, oder besser: Je länger der Weg ist, den Myonen zurücklegen müssen, desto weniger überleben.
Engagierte Studierende
Alle Kursorganisatoren waren beeindruckt von der Begeisterung und Kreativität der Studierenden sowie davon, wie gut jeder Teilnehmer alle Aspekte des Kurses verstand und sich aktiv in die Projektarbeit einbrachte. Besonders genossen wurden die vielen Diskussionen und das Feedback der Studierenden, sei es während der Kurszeiten, bei einer Mahlzeit oder bei einer der Wanderungen. Darüber hinaus war der Aufenthalt im selben Hotel eine hervorragende Gelegenheit, sich unter den verschiedenen Abteilungen der NAT School besser kennenzulernen. Ein Höhepunkt des Kurses war die ganztägige Wanderung, bei der sogar die Sonne herauskam. Die Studierenden bewerteten ihre Erfahrungen als sehr positiv, besonders “die Atmosphäre in kleinen Gruppen und die Möglichkeit, immer Fragen zu stellen”, und beschrieben den Kurs als “die beste Kombination aus Arbeit, Experimentieren, Wandern und Freizeit”.
Studierende eingeladen, auch 2025 und darüber hinaus teilzunehmen
Haben Sie Interesse, an einem dieser Kurse teilzunehmen? Sobald das Programm für das nächste Jahr festgelegt ist, wird es auf der Website der Sommerakademie (www.ferienakademie.de) veröffentlicht. Informationen dazu werden auf Plakaten und Bildschirmen in den verschiedenen Gebäuden der NAT School erscheinen, und die organisierenden Professoren werden sicherlich auf ihre Kurse während ihrer Vorlesungen aufmerksam machen. Gut zu wissen: Die Sommerakademie übernimmt die Busfahrten von und nach Garching und den Transport innerhalb des Sarntals sowie Vollpension und Unterkunft für die aufgenommenen Studierenden.
Weitere Informationen und Links
Lesen Sie mehr über 40 Jahre Ferienakademie im Sarntal: https://www.tum.de/aktuelles/alle-meldungen/pressemitteilungen/details/40-jahre-ferienakademie-im-sarntal
Die gemeinsam von den Universitäten Erlangen, Stuttgart und der TUM veranstaltete Ferienakademie wurde ursprünglich von Prof. Friedrich L. Bauer (1924-2015), Fakultät für Informatik der TUM, gegründet:www.ferienakademie.de und https://ferienakademie.de/daten-fakten/
Forschungsgruppe Structural Membrane Biochemistry von Prof. Dr. Franz Hagn: https://www.bio.nat.tum.de/membrane/home/
Prof. Dominik Buchers Quantensensorik Forschungsgruppe: https://www.ch.nat.tum.de/qsens/startseite/
Professur für Theoretische Teilchenphysik an Collidern von Prof. Andreas Weiler: https://www.ph.nat.tum.de/t75/home/
Lehrstuhl für Experimentelle Astroteilchenphysik von Prof. Stefan Schönert: https://www.e15.ph.tum.de/staff/professors/prof_schoenert/
Bavarian NMR Center: https://www.bnmrz.org/
Clusters of Excellence: ORIGINS https://www.origins-cluster.de/ und e-conversion https://www.e-conversion.de/
Munich Center for Quantum Science and Technology: https://www.mcqst.de/
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