Physik Journal 7 / 2023

Die Physik ist eine akademische Disziplin und damit größtenteils nur über das Abitur zugänglich. Doch nur etwas weniger als die Hälfte der Bevölkerung erhält die Hochschulreife. Wie die Daten der Bundeszentrale für politische Bildung nahelegen, handelt es sich dabei um den sozioökonomisch stärker aufgestellten Anteil. Der sozioökonomische Status und der Bildungsweg beeinflussen sich aber gegenseitig. Denn in Deutschland besucht der Großteil der Kinder dieselbe Schulform wie ihre Eltern. In der DPG besteht somit die Tendenz zu einem gewissen sozioökonomischen Status.

Arnold Berliner wuchs in einer jüdischen Familie zunächst in Mittel-Neuland, einem Vorort des oberschlesischen Neisse, auf. Arnolds Vater Siegfried hatte 1860 die Kaufmannstochter Marie Mannheimer aus Beuthen geheiratet und war um 1870 nach Breslau gezogen. Dort setzte er die von seinem Vater Aron (1795 – 1859) begründete industrielle Tradition der Familie fort. Zunächst war er Teilhaber einer Firma, die Baumaterialien produzierte, seit 1879 betrieb er eine Steinnussknopf­fabrik. Arnold hatte zwei Schwestern: Fanny (1861 – 1931) und Else [Elsbeth] (1872 – 1958). Nachdem er im Herbst 1891 das Reife­zeugnis erhalten hatte, begann er an der Berliner Universität mit dem Studium von Physik, Mathematik und Chemie. Nach vier Semestern wechselte er an die Universität Breslau, wo er im physikalischen Institut von Oskar Emil Meyer im Januar 1886 promovierte. In seiner Dissertation behandelte er das Brechungsverhalten organischer Flüssigkeiten. Die Ergebnisse einer Reihe von ihm durchgeführter experimenteller Untersuchungen ließen sich jedoch mit den am Anfang seiner Arbeit ausführlich dargelegten theoretischen Ansätzen nicht in Einklang bringen.

Arnold begann bald nach dem Studium 1887 mit einer Tätigkeit bei der AEG in Berlin, die in jenem Jahr durch Umbenennung aus der 1883 gegründeten Deutschen Edison-Gesellschaft hervorgegangen war. Diese Arbeit verschaffte ihm auch Anregungen für publizistische Aktivitäten. 1891 und 1892 verfasste er eine Reihe von Artikeln für die Zeitschrift „Die Nation“, eine „Wochen­schrift für Politik, Volkswirthschaft und Litteratur“. In „Die unbekannte Industrie“ erläuterte er beispielsweise aus eigener Anschauung die Fabrikation von Glühbirnen. Es gab aber auch noch weitere Aufgaben für ihn. Die AEG hatte wie eine Reihe anderer Firmen 1896, also im Jahr nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen, Röhren zu deren Erzeugung auf den Markt gebracht. (...)

Wer die Wissenschaftsstadt Darmstadt nach Norden verlässt, um über die B3 nach Frankfurt zu fahren, trifft bei der Ortseinfahrt des kleinen Stadtteils Wixhausen auf einen Wegweiser zu GSI/FAIR. Nach einem guten Kilometer ist der Campus erreicht, dessen Eingang sich hinter einem zehnstöckigen Parkhaus versteckt. Gleich daneben wächst ein Rohbau in die Höhe, in dem das FAIR Control Center, ein Besucherinformationszentrum und mehr als 200 Büroplätze Raum finden sollen – neue Infrastruktur, die das wachsende Forschungszentrum in Zukunft braucht. 

Derzeit bilden ein Linear- und ein Ringbeschleuniger zusammen mit einem Fragmentseparator die Beschleunigeranlage der GSI. Für FAIR kommt unter anderem mit dem SIS100 ein weiterer Ringbeschleuniger hinzu, der Ionenstrahlen mit höherer Energie und Intensität liefern kann (Infokasten). Weltweit einzigartig ist die Vielfalt der Strahlen an der GSI: Von Wasserstoff bis Uran kann jedes stabile Element beschleunigt werden. FAIR bietet neue Möglichkeiten, damit zu experimentieren, und zielt auf große Fragen der Grundlagenforschung ab, zum Beispiel wie die Elemente entstanden sind. Gleichzeitig bietet sich aber auch die Möglichkeit angewandter Forschung: So geht es in einer Kooperation mit der ESA um den Schutz von Mensch und Technik vor kosmischer Strahlung bei Weltraummissionen. (...)

Die Schule brennt! – so fasste DIE ZEIT am 26. Januar 2023 auf ihrer Titelseite zusammen, was mehr oder weniger offenkundig ist: An Deutschlands Schulen mangelt es an Lehrkräften. Besonders dramatisch stellt sich die Lage für das Fach Physik dar. Eine Studie der Telekom-Stiftung prognostiziert für das Schuljahr 2030/31 in Nordrhein-Westfalen ­eine Bedarfsdeckungsquote bei den Einstellungen von Physiklehrkräften von nur 17 Prozent! Ein Unterricht in Physik kann nicht mehr als gesichert gelten. Das ist fatal, denn unsere Gesellschaft ist auf gute Bildung angewiesen – gerade im Fach Physik und vor allem auch für diejenigen, die nicht Physik studieren wollen. Denn auf Physik beruhen unzählige technologische Entwicklungen. Sie ist die Basis unseres Weltverständnisses und bedeutsam für die Bewältigung vieler aktueller Krisen.

Die Ursachen des Lehrkräftemangels sind vielfältig und reichen von demografischen Entwicklungen über schlechte Arbeitsbedingungen und hohe Belastungen bis zum fehlenden gesellschaftlichen Ansehen des Lehrerberufs und des Fachs Physik. Lehrkräfte, die als Quereinsteiger Physik unterrichten, können punktuell entlasten, bieten aber keine nachhaltige Lösung des Problems. Ziel muss es sein, dass Hochschulen und Studienseminare genügend neue Lehrkräfte für die Schulen ausbilden und angemessen auf ihren anspruchsvollen Beruf vorbereiten. (...)

An welchen Stellen die Physik helfen kann, die Krankheit Malaria besser zu verstehen, lässt sich mithilfe der Pathogenese der Malaria erklären. Trotz des mittlerweile vorhandenen Wissens bleibt die Malaria eine ernste und verheerende Krankheit, vor allem in Teilen Afrikas und Südasiens. Noch immer treten mehrere Millionen Infektionen pro Jahr auf, die zu mehr als 400 000 Todesfällen führen [1]. Bitter ist es, dass vor allem Kleinkinder unter fünf Jahren sterben, da bei ihnen häufig eine angemessene Immunreaktion zu langsam auftritt. Physikalische Ansätze und Modelle können einen wichtigen Beitrag leisten, um Malaria zu bekämpfen. 

Die Malaria ist eine Infektionskrankheit, die von einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium hervorgerufen wird. Sie durchlaufen einen Lebenszyklus (Abb. 1), für den sie zwei verschiedene Wirte nutzen: eine Anopheles-Mücke und ein Tier bzw. einen Menschen [2, 3]. Die Interaktion der beiden Wirte ermöglicht es, dass sich die Malaria verbreitet und fortbesteht. Der Lebenszyklus eines Parasiten beginnt, wenn eine infizierte Stechmücke während ihrer Blutmahlzeit ein Tier oder einen Menschen sticht. Inner­halb weniger Sekunden gelangen mehrere Parasiten, sogenannte Sporozoiten, aus den Speicheldrüsen der ­Mücke in die Haut des tierischen oder menschlichen Wirts. Sporozoiten sind sichelförmig mit etwa zehn Mikrometern Länge und einem Mikrometer Breite. Innerhalb des Hautgewebes bewegen sie sich auf der Suche nach nahe gelegenen Blutkapillaren. Sobald sie in den Blutkreislauf gelangen, wandern sie über den Blutstrom zur Leber und infizieren deren Zellen, die Hepatozyten. Etwa eine Woche danach hat sich jeder Sporozoit zu mehreren tausend Merozoiten vermehrt, die eiförmig und etwa ein bis zwei Mikrometer groß sind. Dann reißen die infizierten Leberzellen auf, und die Merozoiten erreichen den Blutkreislauf. (...)