Schwebende Platte durch Meißner-Ochsenfeld-Effekt

Max-Planck-Institut

Hinter den Kulissen der Physik

/ / Schwebende Platte durch Meißner-Ochsenfeld-Effekt, Bild von Garrett Pennell unter CC BY-SA 3.0

Wenn das Max-Planck-Institut für Physik in München seine Pforten für physikinteressierte Laien öffnet, wird die renommierte Forschungseinrichtung zum Abenteuerspielplatz. Eine ganze Menge Versuche sollen den Besuchern die Arbeit des MPIs nahe bringen.

Robert Wagner stellt eines der Projekte vor, das sich um Gamma-Astronomie dreht, einem Forschungsgebiet irgendwo zwischen Astronomie und Teilchenphysik: „Wir kucken nach den höchsten Energien, die im Universum entstehen. Das machen wir mit sehr, sehr großen Teleskopen. Diese Teleskope haben 17 Meter Durchmesser und stehen auf den Kanaren, in La Palma, zwei Kilometer oben auf einem Vulkan. Das Max-Planck-Institut war federführend am Aufbau der Teleskope beteiligt“.

Die Teleskope sind nicht nur groß, sondern bedienen sich auch einer trickreichen Technik: Die Erdatmosphäre wird dabei als Teilchendetektor benutzt. Damit wollen die Forscher herausfinden, von welchen Objekten im Universum die beobachtete Gammastrahlung ausgeht. Das können Überreste von Supernovae sein oder schwarze Löcher. Das Max-Planck-Institut hat damit praktisch Teilchenphysik-Labore im Universum, meint Robert Wagner: Wenn man verstanden hat, warum sie existieren, könnte man für die Teilchenphysik auch nutzen.

Moderne Physik, laienfreundlich aufbereitet

Was 1917 als Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik in Berlin mit Albert Einstein als Direktor angefangen hat und nach dem Zweiten Weltkrieg nach Göttingen gezogen ist, steht seit 1958 in München: Die Aufgabe des Max-Planck-Instituts ist physikalische Grundlagenforschung mit den Schwerpunkten Elementarteilchenphysik und Astroteilchenphysik. Was sich für den Nicht-Physiker einigermaßen kompliziert anhört, wird am Tag der offenen Tür aber laienfreundlich aufbereitet.

Hans Seitz hat eine ganze Reihe physikalischer Zaubertricks zu bieten: Riesige Seifenblasen, selbstaufblasende Luftballons und eine schwebende Eisenbahn. Kein Wunder, dass sich viele Kinder um diese Experimente scharen. Dabei steckt hinter der spektakulären Show eine ganze Menge moderner Physik.

Wie man eine Eisenbahn schweben lässt

Die supraleitende Eisenbahn braucht einige besondere Bauteile, damit sie schweben kann. Die Eisenbahnschienen sind aus Neodym-Magneten. Diese Magneten sind notwendig für den so genannten Meißner-Ochsenfeld-Effekt, den Hans Seitz so erklärt: „Dabei werden die entstehenden Magnetfeldlinien nach außen gedrängt. Das heißt, in dieser Lokomotive befindet sich auf der Unterseite ein Material, ein Yttrium-Barium-Kupferoxid. Das wird bei minus 183 Grad Celsius supraleitend und schickt dann die Magnetfeldlinien um sich herum.“ Dadurch ist es möglich, dass die Lok wie auf einem Magnetpolster läuft. Wenn die Eisenbahn auf minus 196 Grad heruntergekühlt ist, kann sie so lange fahren, bis sie sich wieder auf die kritische Sprungtemperatur von minus 183 Grad erwärmt hat. Das dauert, je nach Außentemperatur, etwa eine Minute.

Die Prinzipien, die beim Tag der offenen Tür in kleinen Experimenten gezeigt werden, nutzen Forscher auch bei großen Teilchenbeschleunigern. Dort werden Zustände untersucht, wie sie kurz nach dem Urknall geherrscht haben könnten.

Bildquelle: Garrett Pennell unter CC BY-SA 3.0