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Nr. 91, 15.07.2017  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE  Feedback 

Aha-Effekte mit Plasmen

Gewitterblitze, Raketenantriebe, Energiesparlampen – sie alle funktionieren mit Plas­men. Physikprofessor Holger Kersten will ihre Eigenschaften und Anwen­dungs­felder auch der Öffentlichkeit näher bringen.


Mit den Anlagen in ihren Laboren können die Kieler Physiker und Physikerinnen um Holger Kersten Plasmen erzeugen und ihre Eigenschaften untersuchen. Foto: Haacks

Immer wenn ein Blitz über den Himmel zuckt oder eine Energiesparlampe angeschaltet wird, können wir Plasmen im Alltag sehen: Einzigartige Eigenschaften zeichnen den vierten Aggregatzustand neben fest, flüssig und gasförmig aus. Das ionisierte Gasgemisch leuchtet, zumindest so­lange elektrische oder Wärmeenergie zugeführt wird. Außerdem leitet es Strom und kann dadurch mit einem Mag­netfeld wechselwirken.

»In der Öffentlichkeit ist leider oft wenig über Plasmen be­kannt. Dabei sind sie allgegenwärtig«, sagt Holger Kersten, Professor für Atom- und Plasmaphysik an der Uni Kiel. Denn sie dienen als Werkzeuge für zahlreiche Anwen­dun­gen: Damit Brillengläser nicht so leicht zerkratzen, werden mithilfe von Plasmen nanodünne Beschichtungen aus Siliziumoxid aufgetragen. Außerdem können kleinste Strukturen für optische und elektronische Bauelemente wie zum Beispiel Handys erzeugt werden. »Dafür wird die Oberfläche mit Ionenstrahlen beschossen. Sie schlagen Atome aus der Ober­fläche heraus und tragen damit ganz feine Schichten ab – eine Art "mikroskopisches Sandstrahlen"«, erklärt Kersten. Dadurch verändern sich die Eigenschaften der Oberfläche.

Als Ionenantriebe werden Plasmen sogar im Weltraum eingesetzt: Der Rückstoß von Plasma- oder Ionenstrahlen ist sehr viel geringer und dauert länger an als die der kraftvollen chemischen Antriebe, die beim Start von Raketen eingesetzt werden. Mit dem sehr feinen Plasmaantrieb lassen sich dagegen Raumsonden oder Satelliten präziser steuern und gezielt in ihren Umlaufbahnen lenken.

In seinem Labor im Institut für Experimentelle und Angewandte Physik erzeugt Kersten zusammen mit seinem Team künstliche Plasmen, um ihre Eigenschaften zu untersuchen, besser zu verstehen und für Anwendungen zu verbessern. Kiel ist eine der wenigen Universitäten, an denen im Physikstudium ein Schwerpunkt auf Plasmen gelegt werden kann. Viele der Absolventinnen und Absolventen gehen anschließend in die Optik- oder Halbleiterindustrie.

Doch Kersten forscht und lehrt nicht nur an der Hochschule. Regelmäßig packt er sein Auto mit Experimenten voll – »für die Aha-Effekte im Publikum« – und fährt zu Bürgerhäusern, Gemeindesälen oder Schulaulen im ganzen Land. Bei Vorträgen, organisiert von der Schleswig-Holsteinischen Universitätsgesellschaft, erzählt er Interessierten außerhalb der Uni, wo Plasmen im Weltraum oder im Alltagsleben zu finden sind. Auch bei kieler uni live, dem Kieler-Woche-Auftritt der CAU, ist er regelmäßig dabei.

»Ich will die Auswirkungen unserer Forschung nach außen tragen und zeigen, was wir hier in der Uni machen«, sagt Kersten. »Physik ist eine elementare Wissenschaft, die erklären kann, was das Innerste der Welt zusammenhält. Ich hoffe, dass Menschen bewusster durch die Natur gehen, wenn sie mehr darüber wissen.»

Julia Siekmann

Der nächste öffentliche Vortrag von Holger Kersten, »Blitz und Donner – beeindruckende Plasma­physik«, findet während der Museumsnacht Kiel am 25. August, 19 bis 24 Uhr, im Mediendom der Fachhochschule Kiel statt.
Selbstverständlich: Physik
Die Vermittlung physikalischer Themen an eine breite Öffentlichkeit ist nicht nur Kersten ein Anliegen, sondern spielt in der ganzen Kieler Physik eine wichtige Rolle. Jedes Wintersemester findet dort zum Beispiel die Vortragsreihe »Saturday Morning Physics« statt. Leicht verständlich werden hier Schü­lerinnen und Schülern, Lehrkräften und allen Interessierten zentrale Themen der Physik vorgestellt.

Die Reihe wird vom schleswig-holsteinischen Institut für Qualitätsentwicklung an Schulen als Fort­bil­dungsveranstaltung für Lehrkräfte anerkannt. Während der jährlichen Physik-Projekt-Tage sind speziell Schülerinnen der Oberstufe in die CAU eingeladen, um praktisch in das Physikstudium hinein­zu­schnuppern. Beide Angebote werden vom Sonderforschungsbereich TransRegio 24 »Grundlagen kom­plexer Plasmen« gefördert.

Kersten stellt auch vor Ort an Schulen die Welt der Plasmen vor. »Ich bin oft erstaunt, was für kluge Bemerkungen von den Schülerinnen und Schülern kommen. Und es freut mich natürlich, wenn jemand nachher zu mir sagt, dass der Vortrag ihn oder sie bestärkt hat, Physik zu studieren.« (jus)
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