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Moderne Wissenschaft als photorealistisches Online-Game
Ein virtuelles Labor ermöglicht erstmals die spielerische Erkundung moderner Quantenphysik. Die neuartige Lernumgebung wurde an der Fakultät für Physik der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Studierenden und SchülerInnen entwickelt und ist rechtzeitig zu Schulbeginn frei online verfügbar (http://interactive.quantumnano.at). Das neuartige Lehrkonzept wurde soeben im Journal "Scientific Reports" veröffentlicht.
Moderne Wissenschaft für alle
Aktuelle Forschungsexperimente sind oft zu teuer und komplex, um sie für Lehrzwecke nachzubauen und einzusetzen. Die Herausforderung, moderne Wissenschaft dennoch allgemein zugänglich zu machen, hat nun das Team der Forschungsgruppe Quantennanophysik der Universität Wien rund um Markus Arndt gelöst. Es wurden nun erstmals zwei Forschungslabore als vollständige, photorealistische Computersimulationen geschaffen, um SchülerInnen, Studierenden sowie der allgemeinen Öffentlichkeit einen virtuellen Zugang zu weltweit einmaligen Instrumenten zu ermöglichen. "Man könnte es als eine Art Flugsimulator der Quantenphysik bezeichnen" schmunzelt der Quantenphysiker Mathias Tomandl, der die wesentlichen Elemente dieser Simulation im Rahmen seiner Dissertation geschaffen hat.
Die Quantenwelt Schritt für Schritt selber entdecken
Ein Lernpfad führt dabei die BesucherInnen in die Welt delokalisierter komplexer Moleküle. Eine Reihe von Laboraufgaben und wichtige Hintergrundinformationen zum Verständnis der Experimente stehen bereit, um Schritt für Schritt in die Quantenwelt einzutauchen. Die Entwicklung der spielerisch aufbereiteten Software wurde zusammen mit SchülerInnen und Studierenden durchgeführt und über mehrere Entwicklungszyklen didaktisch begleitet. Das Lehrkonzept und die dazugehörigen Studien wurden nun im renommierten Fachjournal "Scientific Reports" veröffentlicht.
Der Welle-Teilchen Dualismus mit großen Molekülen
Die virtuellen Labore geben Einblick in fundamentale Einsichten und Anwendungen der Quantenmechanik mit Makromolekülen und Nanoteilchen. Dabei wurde in den vergangenen Jahren der Welle-Teilchen-Dualismus an den bis heute komplexesten Molekülen nachgewiesen. Diese Experimente können im virtuellen Labor mit Hilfestellungen nun erstmals frei zugänglich selbst (virtuell) durchgeführt werden.
Das Quantenlabor auf Tour durch Österreich
Derzeit kann eine Kurzversion des virtuellen Labors als interaktives Exponat im Rahmen der Sonderausstellung "Das Wissen der Dinge" im Naturhistorischen Museum Wien getestet werden. Im Rahmen der Wanderausstellung "Wirkungswechsel" des Science-Center-Netzwerks wird das virtuelle Quantenlabor an verschiedenen Standorten in Österreich verfügbar sein.
Publikation in "Scientific Reports":
Simulated Interactive Research Experiments as Educational Tools for Advanced Science;
Mathias Tomandl, Thomas Mieling, Christiane M. Losert-Valiente Kroon, Martin Hopf & Markus Arndt.
Scientific Reports 5, 14108 (2015).
doi:10.1038/srep14108
http://www.nature.com/articles/srep14108
Weitere Informationen:
Video – interaktives Quantenlabor: https://www.youtube.com/watch?v=3vPSFotrmME
Sonderausstellung "Das Wissen der Dinge": http://www.nhm-wien.ac.at/ausstellung/sonderausstellungen/das_wissen_der_dinge_1
Wanderausstellung "Wirkungswechsel": http://www.wirkungswechsel.at/
Wissenschaftlicher Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Markus Arndt
Quantennanophysik und Molekulare Quantenoptik
Fakultät für Physik, Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
T +43-664-60277-512 10
markus.arndt@univie.ac.at
http://www.quantumnano.at
Rückfragehinweis
Stephan Brodicky
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 41
stephan.brodicky@univie.ac.at
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.900 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://univie.ac.at
1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum mit einem vielfältigen Jahresprogramm – unterstützt von zahlreichen Sponsoren und Kooperationspartnern. Die Universität Wien bedankt sich dafür bei ihren KooperationspartnerInnen, insbesondere bei: Österreichische Post AG, Raiffeisen NÖ-Wien, Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft, Stadt Wien, Industriellenvereinigung, Erste Bank, Vienna Insurance Group, voestalpine, ÖBB Holding AG, Bundesimmobiliengesellschaft, Mondi. Medienpartner sind: ORF, Die Presse, Der Standard.
Gesamtansicht des interaktiven Quantenlabors
Source: Copyright: Gruppe Quantennanophysik, Universität Wien; Bild: Mathias Tomandl & Patrick Braun
Interferenz komplexer Moleküle im Kapitza-Dirac-Talbot-Lau interferometer
Source: Copyright: Gruppe Quantennanophysik, Universität Wien; Bild: Mathias Tomandl & Patrick Braun
Criteria of this press release:
Journalists
Information technology, Physics / astronomy, Teaching / education
transregional, national
Schools and science, Scientific Publications
German
Gesamtansicht des interaktiven Quantenlabors
Source: Copyright: Gruppe Quantennanophysik, Universität Wien; Bild: Mathias Tomandl & Patrick Braun
Interferenz komplexer Moleküle im Kapitza-Dirac-Talbot-Lau interferometer
Source: Copyright: Gruppe Quantennanophysik, Universität Wien; Bild: Mathias Tomandl & Patrick Braun
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