Rückblick: PPT Hamburg 2019

Dies ist ein Deutsch-Englisches Projekt. Die Sprache der Wissenschaft ist nun einmal Englisch und besonders als Physikerin ist es wichtig, diese Sprache gut zu beherrschen. Aber keine Sorge - es wird bei diesem Versuch auch immer jemand dabei sein, der Deutsch spricht, also lasst euch hiervon nicht abschrecken.

Machine learning has had a huge boom in recent years in many different fields of knowledge, with a large impact not only in the tech industry but also in science. We experience many applications of machine learning in our daily life, such as using Face ID to unlock our phones, highlighting posts on social media or suggesting what to watch on Netflix. Machine learning is also helping physicists in their quests for new particles, assisting doctors in their medical diagnoses, and advancing many other scientific activities. But how do these algorithms actually work? In this project you will discover the “magic” behind machine learning, and how it can be put into practice to solve both everyday-life and scientific problems! Ready to be the architect of your own neural network?

Wer träumt nicht von einem kleinen Helfer, der einem die lästigen Arbeiten abnimmt? So ein Roboter wäre schon sehr praktisch. Doch wie funktioniert eigentlich ein Roboter? Wie kann man einer Maschine beibringen, auf die Umwelt zu reagieren? Dies ist die zentrale Frage im Projekt, die ihr mit Hilfe von Lego-Robotern erforschen sollt. Dabei werden euch verschiedene Probleme aus der Messtechnik, der Informatik und der Mathematik begegnen. Wir sind gespannt, was euer Roboter nach drei Tagen alles kann, aber wir sind uns sicher, dass ihr überrascht sein werdet.

Das Forschungsgebiet der Nanopartikel untersucht die speziellen und zum Teil unbekannten Eigenschaften von Materialien mit einer Größe von 1 bis 100 nm. Die Vorsilbe nano bezeichnet hierbei den milliardsten Teil. Dementsprechend, entspricht ein Nanometer (1 nm) einem milliardstel Meter. Zur Veranschaulichung: Ein Nanometer verhält sich zur Größe eines Fußballs in etwa so wie ein Fußball zur Größe unseres Planeten Erde. Da sich im Nanobereich die Materialeigenschaften wie Härte, Schmelztemperatur, Farbe oder chemische Reaktivität dramatisch verändern, sind Forscher daran interessiert, die Nanopartikel gezielt herzustellen. Aufgrund der Tatsache, dass die Nanopartikel mit bloßem Auge oder selbst mit einem gewöhnlichen optischen Mikroskop nicht zu erkennen sind, werden andere Techniken wie das Rasterelektronenmikroskop (siehe Foto) benötigt. In diesem Projekt taucht ihr in die faszinierende Welt der Nanopartikel ein, indem ihr solche Partikel selber herstellt und diese im Anschluss im Rasterelektronenmikroskop sichtbar macht.

Seit 2010 betreiben Physiker*innen den weltweit größten Teilchenbeschleuniger, den Large Hadron Collider (LHC), um die fundamentalen Bausteine unseres Universums zu untersuchen und zu verstehen. Dafür werden Protonen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Die dabei entstehenden Teilchen werden von riesigen Detektoren identifiziert und vermessen. Ein bedeutender Erfolg dieses globalen Projektes war die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012. In diesem Projekt analysiert ihr mit Hilfe des Computers einen echten Datensatz des Compact Muon Solenoid (CMS) Experimentes. Findet ihr das Higgs-Boson in den Datenmengen des LHC?

In the attosecond laboratory at DESY, we generate attosecond light pulses (1 as = 10^-18 s) – flashes so short that even the atoms in a molecule don't have time to move. We combine two pulses at an extremely precise delay to learn about how atoms and electrons move in a molecule, with one pulse starting the reaction and another pulse making a "measurement" or change during the reaction. By carefully analysing how the result is influenced by the time-delay between the start and stop pulses, we can learn about ultrafast processes in molecules – the beginning of chemistry. Such reactions are very difficult to simulate even with supercomputers because of quantum mechanics.

Your task will be to analyse and visualize a multidimensional dataset from time-resolved measurements. From the raw signals and images, physics and programming will allow you to compute the speed and direction of the negative electrons ejected in the photoionization process, and learn how the remaining positive molecular ion breaks into smaller pieces. The balance between scientific computing, detector electronics and molecular physics can be adjusted based on your experience and interest. Our working language is English.

Lautsprecher gibt es mittlerweile in allen möglichen Größen und Formen. Ob nun in kleinen Kopfhörern, oder in der riesigen Konzert-Anlage, das Prinzip dabei ist immer das gleiche. Doch ist es möglich einen Lautsprecher aus Papier zu bauen? Genau um diese Frage geht es in diesem Versuch. Dazu werdet ihr herausfinden, wie ein Lautsprecher funktioniert und was man dafür benötigt. Anschließend könnt ihr beim Bauen eines eigenen Lautsprechers euer Fingerspitzengefühl beweisen. Und am Ende dieses Versuches werden wir sehen, ob wir eure Lieblingsmusik wirklich über einen Lautsprecher aus Papier hören können.

Einer der bekanntesten und weit verbreitetsten Festkörperlaser ist der mit dreiwertigen Neodym-Ionen dotierte Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG) Laser, der u. A. in Forschung, Medizin und Materialbearbeitung Anwendung findet. Wir wollen in diesem Versuch einen solchen Laser in verschiedenen Konfigurationen aufbauen, betreiben und die typischen Lasermerkmale charakterisieren. Zunächst wird der Laserbetrieb dabei im kontinuierlichen Dauerstrichmodus in verschiedenen Resonatorgeometrien realisiert. Das emittierte Laserlicht der Wellenlänge 1064 nm ist für das menschliche Auge nicht sichtbar. Daher wollen wir in einem weiteren Schritt den Laser passiv güteschalten und so sehr kurze Pulse von Laserlicht erzeugen, deren hohe Spitzenleistungen eine Frequenzverdopplung in den sichtbaren Spektralbereich erlauben. Auf diese Weise kann grünes Laserlicht erzeugt werden. Genau diese Technik wird auch in grün-emittierenden Laserpointern angewendet. (Das Angebot richtet sich aus Sicherheitsgründen an Schülerinnen ab 17 Jahren)

Mit Lasern kann man kühlen? In diesem Projekt könnt Ihr Techniken kennenlernen um Atome zu fangen und abzukühlen, die tagtäglich in Quantenoptik-Laboren überall auf der Welt angewendet werden. Aber was bedeutet das überhaupt? Wie fängt man Atome? Und welche Temperatur haben sie? Zur Beantwortung dieser Fragen werden wir uns mit der Wechselwirkung von Atomen mit Licht, der Entstehung von Laserstrahlung und dem physikalischen Konzept der Laserkühlung auseinandersetzen. Anschließend werden wir das erlangte Wissen anwenden um mit einer Nobelpreis prämierten Technik Atome einzufangen und deren Anzahl und Temperatur zu bestimmen. (Das Angebot richtet sich aus Sicherheitsgründen an Schülerinnen ab 17 Jahren)

Dies ist ein Deutsch-Englisches Projekt. Die Sprache der Wissenschaft ist nun einmal Englisch und besonders als Physikerin ist es wichtig, diese Sprache gut zu beherrschen. Aber keine Sorge - es wird bei diesem Versuch auch immer jemand dabei sein, der Deutsch spricht, also lasst euch hiervon nicht abschrecken.

To see objects around us, we are using our eyes or - in more recent years - digital cameras, in order to save images if we want to remember them. When we want to study some event interesting for physics, usually this is too small, too fast or too weak for us to see it or detect it with a regular camera. What we are using then are "photodetectors", that are special objects which can detect light. Have you ever seen a photon? In this project, we will see more than one. You will learn what a Silicon Photomultiplier (SiPM) is (spoiler: it is a photodetector), how it works and how to operate it in order to understand its basic characteristics. To see how to use SiPMs in a "real life" experiment, we will complete the project detecting particles called "muons" originating from the cosmic rays.

Das Forschungsgebiet der Katalyse ist entscheidend für viele aktuelle Probleme: Wie kann effizient Energie gespeichert werden? Wie können chemische Prozesse ermöglicht werden um synthetische Brennstoffe zu erzeugen? All diese chemischen Reaktionen passieren an der Oberfläche von speziell designten Katalysatoren, die eine ganz spezielle elektronische Struktur aufweisen. Dabei reichen kleine Änderungen in der Oberflächenstruktur oder –zusammensetzung aus, um die chemischen und physikalischen Eigenschaften drastisch zu verändern. Bei dem angeboten Experiment könnt ihr prototypisch selbst eigene dünne Schichten herstellen und diese mit modernen physikalischen Methoden auf ihre elektronischen Eigenschaften hin untersuchen.

Nanometer, Nanocomputer, Nanosekunden, ‚Nanopaint‘, Nanowissenschaften, Nanofasern, Nanokanäle, Nanopartikel, Nanoengineering, Nanocluster, Nano-. . .

Die Silbe Nano hat mittlerweile ihren Weg in viele Bereiche unseres Lebens gefunden. Wir finden sie beim Zahnarzt, im Auto, im Computer und insbesondere in der Forschung an der Universität.

Ein Nanocluster beschreibt einen besonderen Nanopartikel, der eine feste Zahl von Atomen im Kern besitzt. Sollen diese Cluster in Wasser hergestellt werden, müssen Moleküle zum Schutz eingesetzt werden, die als Liganden bezeichnet werden. Die Anzahl der Atome und Liganden bestimmen seine Eigenschaften und wie sich der Nanocluster verhält, wenn beispielsweise Licht auf ihn gestrahlt wird. In diesem Projekt wollen wir Nanocluster aus Silber und Silizium selbst herstellen. Eure Nanocluster wollen wir anschließend mit mehreren Messgeräten untersuchen. Dabei nutzen wir die Phänomene der Absorption und Fluoreszenz, um herauszufinden, was Nanocluster so einzigartig macht.

Dieses Projekt richtet sich an Teilnehmerinnen ab 18 Jahren.

In the attosecond laboratory at DESY, we generate attosecond light pulses (1 as = 10^-18 s). These light flashes are so short that they can freeze the motion of atoms and even electrons, like an extremely high-speed photography. To perform our experiments we combine pairs of ultrashort pulses, one initiating some dynamics in a molecule, and the other measuring the effect of the first one. This technique allows to record 'stop motion' movies of charges moving inside molecules.

The generation of such extremely short pulses requires advanced laser sources properly characterized. Your task will be to build -from scratch- an optical setup which is routinely used to measure the duration of ultrashort laser pulses. You will then use this device, called autocorrelator, to measure the duration of femtoseocond pulses (1 fs = 10^-15 s). These pulses are the starting point for the generation of attosecond pulses. You will then measure the duration of the same pulses with a more complex pulse measurement system, called Frequency Resolved Optical Gating, and compare the results. Our working language is English.