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Den Kernbausteinen auf der Spur

Schüler der MSS13 besuchen Kernreaktor und Teilchenbeschleuniger an der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz









Am 09.02.2011 machten sich die Teilnehmer der Leistungskurse Chemie und Physik sowie des Grundkurses Physik unter der Leitung von Frau Becher-Sauerbrey, Herrn von den Benken und Herrn Bockmühl auf den Weg zur Universität Mainz um sich über die experimentellen Einrichtungen der Institute für Kernchemie und Kernphysik zu informieren. Das Mainzer Institut für Kernchemie verfügt mit dem TRIGA Reaktor des Typs Mark II über einen von zwei an deutschen Hochschulen betriebenen Forschungsreaktoren. Bereits im Jahr 1967 wurde der Reaktor von Otto Hahn persönlich in Betrieb genommen. Dieser hatte zusammen mit Fritz Straßmann, dem damaligen Direktor des Instituts, und Lise Meitner im Jahr 1938 die Kernspaltung entdeckt.

 

Der Mainzer Reaktor liefert mit einer maximalen Leistung von 100 kW im Dauerbetrieb eine deutlich geringere Leistung als die zur Energiegewinnung genutzten Reaktoren. Daneben kann aber im sogenannten Pulsbetrieb für ein kurzes Zeitintervall von 0,03s eine Spitzenleistung von bis zu 250 000 kW und eine Energiefreisetzung von 12 MWs erreicht werden.

 

Die Forschungsbereiche erstrecken sich von der Erforschung der schwersten Elemente über spektroskopische Verfahren für die Kriminaltechnik und die Materialforschung, Kern- und Nukleonenforschung, Umweltanalytik, der Kernchemie der Lebenswissenschaften bis hin zur radiopharmazeutischen Chemie, insbesondere der Erforschung einer Therapie zur Bekämpfung von Leberkrebs. Ein weiteres Augenmerk liegt auf der Ausbildung sowie dem Kompetenzerhalt auf dem Gebiet der Reaktorphysik und des Strahlenschutzes.

 

Zuerst wurden alle Schüler in einem kleinen Vortrag in das Thema Kernchemie eingeführt. Während der folgenden Führung gab es einen Abschnitt, während dem die Schüler selber auf dem oberen Ende des Reaktors stehend diverse Erläuterungen erhielten und Zeuge eines Pulses und des darauf folgenden Tscherenkow-Lichts seien durften. Im zweiten Abschnitt wurde im Kontrollraum besonders auf die sicherheitstechnischen Anforderungen eingegangen, die an den Betrieb eines solchen Forschungsreaktors gestellt werden.

 

Glücklicherweise wies das Dosimeter nach dem Verlassen der Reaktorhalle keinen erkennbaren Anstieg auf, sodass man sich nach einer kurzen Stärkung in der Mensa am Gebäude der Kernphysik wiedertraf, um nun das so genannte Mainzer Mikrotron (MAMI) zu besichtigen. MAMI ist ein Teilchenbeschleuniger für Elektronenstrahlen ähnlich dem CERN in Genf, allerdings um einiges kleiner. Herausragende Eigenschaften von MAMI sind der hohe Strom des Dauerstrahls von bis zu 100μA, eine exzellente Energieunschärfe kleiner als ein Zehntausendstel, sowie eine extrem große Verlässlichkeit der Anlage. Bei der dritten Ausbaustufe MAMI C, die seit Beginn 2007 in Betrieb ist, handelt es sich um ein weltweit einmaliges harmonisch doppelseitiges Mikrotron (HDSM), das aktuell eine Strahlenergie von 1,5 Gigaelektronenvolt erzeugt.

 

Auch bei dieser Fakultät gab es wieder eine Einführung über das Funktionsprinzip des Beschleunigers und die aktuellen Forschungsgebiete. Am Mikrotron befasst man sich mit den kleinsten der kleinsten Teilchen. So zum Beispiel mit den elementaren Bausteinen von Protonen und Neutronen, den sogenannten Quarks. Dies ist vor allem nützlich um den Aufbau des Universum im Detail noch besser zu verstehen und der Dunklen Materie auf die Spur zu kommen. Die anschließende Führung durch die verwinkelten Gänge der komplexen Beschleunigeranlage war äußerst eindrucksvoll, vor allem im Hinblick auf die einige 100 Tonnen schweren Magnetspektrometer sowie die Detektoren die vollgestopft mit Elektronik die Unmengen von Daten sammeln. Auch die riesigen Magnetspulen, die stark genug sind, um einem problemlos ein Metallwerkzeug aus der Hand zu reißen, hinterließen einen bleibenden Eindruck. Und vielleicht war dieser spannende Einblick in den aktuellen Forschungsbetrieb ja der Startpunkt für die eine oder andere naturwissenschaftliche Karriere ...

 

Sebastian Töllers, Kevin Klein



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Das Schullogo des Gymnasiums Marienstatt zeigt ein graues Quadrat und zwei geschwungene Linien, die über die Grenzen dieses Quadrats hinausgehen. Diese, so Abt Andreas, sollen das Schulmotto symbolisieren: „Über die Grenzen bloßen Wissens hi-naus.“ Gerade in Zeiten von Social Media, Fake News und „Alternativen Fakten“ lohnt es sich, dass wir als Schulgemeinschaft uns der Bedeutung dieses Mottos noch einmal bewusst werden. mehr



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