Ein Quantenlabor-Onlinegame für jedermann

Wolltet ihr schon immer mal in die Welt der Quantenphysik eintauchen? Einmal in einem Labor arbeiten, dass Einsichten und Anwen­dungen der Quanten­mechanik mit Makro­molekülen und Nanoteilchen ermöglicht? Das könnt ihr bald. An der Fakultät für Physik der Uni Wien wurde in Zusammen­arbeit mit Studierenden und Schülern ein virtuelles Quantenlabor entwickelt, das frei online verfügbar ist bzw. sein wird. Es wird erstmals die spielerische Erkundung moderner Quanten­physik für jedermann möglich machen, der sich dafür interessiert.

Gesamtansicht eines der beiden Quantenlabore. Bild: (Bild: Gruppe Quantennanophysik, Mathias Tomandl & Patrick Braun)

Für Studenten zu Lehrzwecken aktuelle Forschungsexperimente nachzubauen ist oftmals sehr teuer und oder zu komplex. Trotzdem ist man bestrebt, die Erkenntnisse in diesem Bereich der Physik allgemein zugänglich zu machen und das Interesse für die Quantenphysik zu wecken. Das Team der Forschungs­gruppe Quanten­nanophysik der Uni Wien rund um Markus Arndt hat sich deshalb an diese schwierige Aufgabe gemacht – und sie gelöst. Sie haben zwei Forschungs­labore als voll­ständige, photo­realistische Computer­simulationen ereschaffen, um Schülern, Studierenden sowie der Öffent­lichkeit einen virtuellen Zugang zu weltweit einmaligen Instru­menten zu ermög­lichen (den Link dazu findet ihr ganz unten). „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.

Und man wird in dieser Umgebung auf keinen Fall alleine gelassen. Es wurde ein Lernpfad generiert, der den Besucher Stück für Stück in die Welt delokali­sierter komplexer Moleküle einführt. Wie es sich für ein vernünftiges Online-Game gehört, stehen natürlich auch eine Reihe von „Quests“, in Form von Laboraufgaben, und wichtige Hinter­grund­informa­tionen zum Verständnis der Experimente bereit. Die Entwicklung der spielerisch aufbereiteten Software wurde zusammen mit Schülern und Studie­renden durch­geführt und über mehrere Entwick­lungs­zyklen didak­tisch begleitet.

Figure 3

Verschiedene Versuchsaufbauten. Auf diesen Screenshots wird die unglaubliche Detailgetreue sichtbar. Bild: scientific-reports

Hier werden fundamentale Einsichten und Anwen­dungen der Quanten­mechanik mit Makro­molekülen und Nanoteilchen gewährleistet, die man sonst nie zu Gesicht bekommen würde. Auch wirklich bahnbrechende Experimente können virutell (mit Anleitung) durchgeführt werden: Beispielsweise wurde in den vergangenen Jahren der Welle-Teilchen-Dualismus an den bis heute komple­xesten Molekülen nachgewiesen, was nun jeder selbst tun kann.

Alles in Allem ist es ein optisch- und funktional äußerst gelungenes „Game“, wenn man es denn so nennen kann. Ich würde es eher als virtuellen „Quanten-Baukasten“ bezeichnen – in jedem Fall lohnt es sich definitiv, mal einen Blick darauf zu werfen.

Link zur deutschsprachigen Homepage von „Quantum interactive“ -> http://interactive.quantumnano.at/los/

Link zur Originalveröffentlichung in der Zeitschrift „Nature“ -> M. Tomandl et al.: Simulated Interactive Research Experiments as Educational Tools for Advanced Science, Sci. Rep. 5, 14108 (2015); DOI: 10.1038/srep14108

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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Eine Antwort zu Ein Quantenlabor-Onlinegame für jedermann

  1. wordBUZZz schreibt:

    Haben wollen sofort?! Warum bekommen wir so etwas nicht in der Schule. Ich meine jeder liebt Teilchenschubsen 😀 Es würde also auch jeder total konzentriert arbeiten. Trotz recht hoher Intelligenz sind wir irgendwie sehr rückständig habe ich das Gefühl.

    Gefällt mir

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