Paul Sawitzki (Klasse 11) wollte herausfinden, wie sich die Quantengase im frühen Universum verhalten haben. Heutige Bose Gase kennen wir alle: Wenn wir mit einer Wärmebildkamera in einen Raum hinein fotografieren, dann sehen wir das Bild der Infrarot-Photonen im Raum. Da Photonen auch Bosonen sind, sehen wir dann ein Bose Gas. Natürlich ist es durch die Luft im Raum etwas „verunreinigt“. Dennoch stellt es ein gutes Bild des Raumklimas dar. Paul ermittelte das entsprechende Raumklima im frühen Universum mit einem Computermodell: Er analysierte, wie sich die gegenseitige Gravitations-Anziehung der Photonen auswirkt. Dazu verwendete er ein Modell der Quantengravitation: Er stellte fest, dass die Photonen kondensieren, und das geht natürlich am besten, wenn sie den Raum gleich mit zum Kondensieren treiben, zu höheren Raumdimensionen hin. Die Jury erkannte, dass Paul einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung des frühen Universums vorgelegt hatte und verliehen ihm den ersten Preis in der Rubrik Geo- und Raumwissenschaften, Jugend forscht. Damit ist er für den Landeswettbewerb qualifiziert.
Jugend forscht AG und Robotik AG des Athenaeums gewinnen 15 Preise beim Jugend-Forscht-Regionalwettbewerb in Celle
von Dr. Hans-Otto Carmesin
Paul Sawitzki erklärt die Phasenübergänge des Quantengases im frühen Universum.
Malte Kolmanitsch und Peer Booken präsentieren ihr digitalisiertes Quiz
Peer Booken und Malte Kolmanitsch (Klassenstufe 13) nutzten die omnipräsenten QR-Codes, um ein Quiz digital zu realisieren. Sie entwickelten und programmierten eine Applikation für Android Tablets. Nutzer*innen können sich mit dem QR-Code anmelden. Ist die Verbindung einmal hergestellt, so können sie an einem Quiz teilnehmen, welches die beiden ebenfalls selbst entwickelt und programmiert haben. Also einfacher geht es kaum, man nimmt den QR-Code mit der Kamera des Tablets auf und das Quiz kann losgehen. Die Jury erkannte, dass der QR-Code hier hervorragend eingesetzt wird und so ganz allgemein einen Zugang zu einer Gruppe ermöglicht, ohne dass es eine hohe Eintrittsbarriere gibt. Die beiden erhielten den ersten Preis im Fachgebiet Mathematik/Informatik, Jugend forscht. Die beiden haben sich somit für den Landeswettbewerb qualifiziert.
Florian von Bargen
Florian von Bargen (Klasse 10, Brecht Schule und Jugend forscht AG des Athenaeums) wollte wissen, wie gut unser magnetischer Schutzschirm der Erde, die Magnetosphäre, wirklich funktioniert. Normalerweise schützt sie uns vor den meisten kosmischen Strahlen. Aber besonders bei Sonnenstürmen kann die Magnetosphäre erheblich geschwächt und verkleinert werden, so dass es auch zu gefährlichen Stromausfällen und Blackouts kommen kann. Das Erdmagnetfeld hat sich im Laufe der Erdgeschichte sogar vielfach umgepolt.
Florian entwickelte mit einem Fluxgate-Sensor eine Messstation, die er zur Vermeidung von zivilisatorischem Magnetsmog in Bützfleth errichtete. Die Station misst völlig autonom rund um die Uhr. Sie zeichnet die tägliche Einwirkung der Sonne auf der Tagseite der Erde präzise auf, sodass eine Genauigkeit wie bei der physikalisch technischen Bundesanstalt entsteht, einem Institut mit Weltrang.
So konnte er sogar mitten in der Nacht einen Sonnensturm aufzeichnen, dessen Ausläufer offensichtlich um die Erdkugel herum bis ins nächtlich Stade einwirkten. Auch bei der Befragung durch die Jury war Florian völlig überzeugend. So erhielt er den ersten Preis im Bereich Technik, Schüler experimentieren, dem der unter 15-Jährige angehört. Somit ist er für den Landeswettbewerb qualifiziert. Zudem gewann er einen Sonderpreis.
Jannes von Bargen
Jannes von Bargen (Klasse 10, Brecht Schule und Jugend forscht AG des Athenaeums) hat sich das Ziel gesetzt, den Klimawandel mit nur einem Naturgesetz, dem völlig überprüften, präzisen und seit über hundert Jahren anerkannten Stefan-Boltzmann-Gesetz, nachzuvollziehen und zudem robuste Klima-Prognosen aufzustellen. Er erstellte eine Computersimulation, die das Klima in transparent gestufter und zugleich robuster Weise ermittelt. Somit zeigte er drei Dinge: Erstens, die physikalische Grundlage des Klimawandels ist völlig gesichert und übersichtlich. Zweitens, der bisherige anthropogene Klimawandel lässt sich mit einer sehr klar strukturierten Computersimulation leicht überprüfbar und robust ermitteln. Drittens, mit der so erstellten und getesteten Computersimulation lassen sich sinnvolle Prognosen erstellen. Die Jury war von der klaren Analyse eines so komplexen Themas beeindruckt und regte Vergleiche mit den Zielen der Klimaschutzabkommen an, was Jannes natürlich schnellstens nachholte. Die Jury erteilte ihm das Ticket zum Landeswettbewerb in Form des ersten Preises im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften, Schüler experimentieren. Auch erhielt er einen Sonderpreis.
Hexapode unseres Teams im Garten
Hannes Wulle (BBS, Klasse 11), Raphael Hauel (IGS, Klasse 11) und Tristan Wieczorek (BBS sowie Ausbildung bei Dow Stade) sind alle auch in der Jugend forscht AG des Athenaeums. Sie bauten einen sechsbeinigen Roboter, der im Foto gerade geschickt seine Beine bewegt, um durch den restlichen Schnee auf der Wiese zu laufen. Planung, Entwicklung, Bau und Programmierung folgten vorab festgelegten Zielen: Das Design steht unter den Maximen einer hohen Geländegängigkeit, eines robusten Aufbaus, der Gewichtseffizienz und einer simplen Montage. Dieses soll unter einem geringen Kostenaufwand reproduzierbar realisiert werden. Dazu werden die Teile mit einem Laser-Cutter, einem selbst betriebenen 3D-Drucker und einer selbst gebauten CNC-Färse hergestellt. Der Prototyp kann vielfältige Bewegungsabläufe abrufen und robust ausführen. Die Jury war beeindruckt und verlieh den zweiten Pries im Fachbereich Technik, Jugend forscht.
Jannes Ruder zeigt seine Beobachtungen und Eigenschaften von Galaxien
Jannes (Klasse 6) beschreibt sein Projekt ganz klar: In einer klaren Nacht können wir Teile unserer Galaxie schon mit bloßem Auge beobachten. Mit dem Teleskop unserer Sternwarte könne wir weitere Galaxien beobachten, fotografieren, vergleichen und analysieren. Aufgrund des Corona-Lockdowns war die Sternwarte zeitweise nicht nutzbar, sodass auch Fotos von Galaxien ausgewertet wurden, die andere Schüler*innen des Athenaeums in den Vorjahren aufgenommen hatten. Mit seinem Konzept, seinen Ergebnissen und seiner Präsentation überzeugte er die Jury und gewann den zweiten Preis im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften, Schüler experimentieren.
Ivan entwickelte diesen Roboter zur ökologischen Unkrautbeseitigung.
Ivan Renner (Klasse 7) hat sich zum Ziel gesetzt, mit seinem Roboter das Unkraut auf ganz ökologische Art zu entfernen. Der Roboter benutzt keine Chemikalien, sondern einen Laser um das Unkraut zu vernichten. Dazu erkennt er das Unkraut mit einem Farbsensor. Ivan erklärte, dass die Wirkung des Laser auf das Unkraut in einem Laborraum in einem Institut in Hannover erprobt wird, wogegen er den autonomen Roboter gebaut hat. Das Gesamtkonzept und Ivans Ergebnisse überzeugten die Jury. So erzielte er den zweiten Preis in der Rubrik Technik, Schüler experimentieren
Philipp Schöneberg (Klasse 10) erstellte Lösungen des Horizontproblems
Seit 1970 kann man die Temperaturschwankungen im frühen Universum beobachten, ähnlich wie wir mit einer Wärmebildkamera Menschen lokalisieren oder Wärmelecks in Häusern sehen können. Das erstaunlich, die Temperatur ist auf ca. 0,01 % konstant, obwohl ein Temperaturausgleich bei der üblicherweise vermuteten Ausdehnung des Raums nicht möglich ist. Denn bevor die Wärmestrahlung eine kalte Stelle erwärmen kann, sollte diese durch die schnelle Ausdehnung schon wieder weit weg sein. Die Lösung: die von Paul Sawitzki analysierten Phasenübergänge des Quantengases und des Raums könnten die nötige Zeit verschaffen. Philipp hat es überprüft – und es passt. Diese Phasenübergänge werden seit 2017 in Stade mithilfe weiterer Theorien im Rahmen der Quantengravitation analysiert. Auch dazu stellte Philipp fest, dass die Wärmestrahlung dadurch genug Zeit erhält, um alle kalten Stellen zu erwärmen. So löste er das Horizontproblem der Astrophysik. Die Jury erkannte, dass Philipp einen beeindruckenden und schlüssigen Beitrag zur Quantengravitation vorgelegt hat und verlieh ihm den dritten Preis im Fachbereich Physik, Jugend forscht.
Modellversuch zur Raumgeometrie durch Nullpunktschwingungen im Universum
Dennis Feldmann und Jörn Kankelfitz (Klassenstufe 12) wählten sich das Ziel, die relativistische Raumgeometrie des Universums mit Hilfe der Nullpunktschwingungen zu modellieren. Dafür untersuchen sie verschiedene Pendel, wie beispielsweise das Federpendel. Zusätzlich ziehen sie Oszillatorketten hinzu, um die Wellenlängen und Energien bei zunehmender Kettenlänge zu ermitteln. Denn im Universum werden die Wellenlängen der Nullpunktschwingungen durch den Lichthorizont kausal begrenzt, wie analog die Kettenlänge die Wellenlängen der Nullpunktschwingungen der Oszillatorkette begrenzt. Geplant ist, aus derartigen Ergebnissen die gemessenen relativistischen, geometrischen und dynamischen Strukturen des Raums zu erklären. Die beiden präsentierten ihr Projekt hervorragend und konnten im Fachgespräch mit der Jury auf kritische Nachfragen nach entstehenden geordneten und chaotischen Strukturen überzeugend argumentieren. So erzielten sie für dieses perspektivreiche Projekt den dritten Preis im Fachbereich Mathematik/Informatik, Jugend forscht.
Matthias Fischer und Jason Hartono (Klasse 13) stellen ihr Projekt vor: Versuchsaufbau zur Messung der Zentripetalkraft mit einer Wägezelle
Mit diesem Versuchsaufbau kann die Zentripetalkraft bei einer Kreisbewegung in Abhängigkeit von der Umlaufdauer und dem Radius gemessen werden. Dazu dreht ein Schrittmotor einen Drehteller mit der Wägezelle gleichmäßig. Die Wägezelle wird durch einen ESP32 ausgelesen und per Bluetooth auf ein mobiles Endgerät gesendet. Die beiden haben eine App entwickelt, welche die Messwerte anzeigt und die Geschwindigkeit steuert. Erste Messungen bestätigen die physikalischen Gesetze und somit die Funktionstüchtigkeit des Versuchs. Die Jury lobte das Engagement, die Liebe zum Detail sowie die eigene Entwicklung und Herstellung. So gewann das Team den dritten Preis in der Rubrik Technik, Jugend forscht.
Timo Jarck (Klasse 9) und Lina Jarck (Klasse 7)
Die beiden haben mit dem Teleskop in der Sternenwarte des Athenaeums Bilder von Galaxienhaufen aufgenommen oder wegen des Corona-Lockdowns auch Aufnahmen früherer Schüler*innen verwendet. Sie haben die Lage und Größe der Galaxienhaufen aus Sternkarten und mithilfe von Sehwinkeln, Umkreisen, Proportionen und weiteren geometrischen Konzepten ermittelt. Zudem haben sie die Formenvielfalt eingeschätzt und klassifiziert. Sie überzeugten auch durch ihren sicheren Vortrag und die souveräne Diskussion, beispielsweise über vertiefende Untersuchungen der Morphologie und der Strukturbildung im Universum. So gewannen die beiden den dritten Preis im Fachbereich Geo- und Raumwissenschaften, Jugend forscht.
Cedric Langeloh, Thies von Schassen und Niklas Erb (Klasse 9) präsentieren sich auf einem Archivfoto eines anderen Wettbewerbs und zeigen ihr aktuelles autonomes Modellauto
Das Trio konstruierte ein eigenes Fahrgestell sowie passende Antriebe und Sensoren für autonome Modellautos. Sie erstellten die nötigen Teile mit einem 3D-Drucker und programmierten passende Software. Mit dem Projekt erzielten Sie einen Sonderpreis im Fachbereich Technik, Jugend forscht
Henri Jonah Daniel Schmidt (Klassenstufe 13) hat sich zum Ziel gesetzt, die Diagnose von MS-Patienten zu verbessern. Zwar kann man MS prinzipiell diagnostizieren, indem man im Gehirn gebildete Immunglobuline nachweist, aber das geht nicht so einfach. Denn im Hirnwasser gefundene Immunglobuline können entweder im Gehirn produziert sein oder durch die Blut-Hirn-Schranke ins Gehirn gelangt sein. Daher werden Referenzmessungen im Blut durchgeführt und raffiniert korreliert. Henri hat in Zusammenarbeit mit dem Elbe Klinikum zusätzliche Bestandteile von Immunglobulinen hinzugezogen. Er konnte mit seiner Diagnose die Aussagekraft bisheriger Verfahren erreichen. Auch hat er Pläne für eine besonders umfassende Analyse von Korrelationen vorgelegt. So gewann er einen Sonderpreis im Fachbereich Biologie, Jugend forscht.
Die Arbeiten wurden von Thomas Allion und Dr. Hans-Otto Carmesin betreut. Das gesamte Team erhielt den Schulpreis.
