Das Energiebündel vom PhotonLab
Mit viel Einsatz und didaktischem Geschick vermittelt Silke Stähler-Schöpf jungen Menschen im MPQ Schülerlabor Faszination für die Quantenoptik.
Das PhotonLab ist das Schülerlabor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Geleitet wird es von der promovierten Physikerin Silke Stähler-Schöpf. Gemeinsam mit ihrem Team vermittelt sie Schülerinnen und Schülern an 20 regelmäßig wechselnden Experimentstationen die Grundlagen der Optik/Photonik und Quantenphysik. Da die Besucherzahlen nicht unbegrenzt wachsen können, entwickelt Stähler-Schöpf neue Ideen, wie das PhotonLab mit digitalen Formaten noch mehr Menschen erreichen kann. Die neuen Ansätze und überraschenden Formate finden große Anerkennung: 2021 erhielt das PhotonLab den LeLa-Preis „Schülerlabor digital“ des LernortLabor und 2022 deren Preis für das „Experiment des Jahres“.
Silke Stähler-Schöpf ist stolz auf das PhotonLab. Das merkt man sofort, wenn sie den Besucher durch ihr Schülerlabor führt. Ihre Augen strahlen, und mit Begeisterung stellt sie die Experimentierstationen vor. Am Rande erwähnt die Leiterin des Labs weitere Projekte: Interaktives Buch, Verein der Münchner Schülerlabore, Regionalwettbewerb, Girls´ Day, Aufholen nach Corona, Quanten-Hörspiel. Die Liste lässt sich spielend auf ein gutes Dutzend erweitern. An jedem Projekt ist Silke Stähler-Schöpf beteiligt, etliche hat sie selbst initiiert. Stähler-Schöpf scheint ein wahres Energiebündel zu sein. Ihre Energie kommt Schülerinnen und Schülern zugute und öffnet ihnen die Türen zur Welt der Quantenphysik.
Die promovierte Physikerin hat 2011 begonnen, das PhotonLab aufzubauen. Im Jahr davor erhielt München den Zuschlag für das Exzellenzcluster „Munich Centre for Advanced Photonics“. Mit den Geldern sorgte Prof. Ferenc Krausz, Direktor der Abteilung Attosekundenphysik, auch dafür, dass das PhotonLab ans MPQ kam. „Am Anfang hatte ich ein Labor mit lauter technischem Material, das beim Auszug eines emeritierten Professors stehen geblieben war“, erinnert sich Stähler-Schöpf: „Es war das brüllende Chaos.“
So etwas ist kein Hinderungsgrund für die Macherin. Auch nicht, dass sie zunächst keine Ahnung hatte, wie der für die Attosekundenphysik essentielle Femtosekundenlaser funktionierte, den sie in ihrem neuen Reich vorfand. Denn was sie neben anscheinend unbändiger Energie mitbrachte, war große Erfahrung darin, wie man Jugendlichen Physik nahebringt. Nach ihrer Doktorarbeit an der TU München ging Stähler-Schöpf für ihre Kinder in die Erziehungszeit. Später fand sie den Wiedereinstieg in die Berufstätigkeit, indem sie sich in die Museumsdidaktik einarbeitete und jahrelang freiberuflich im Deutschen Museum für junge Menschen Führungen gab. „Knöpfchen-drück-Physik“, nannte sie damals die Vorführ-Experimente im Museum.
Faszination Experiment
Physik zum selbst Machen war hingegen von Anfang an das Ziel für das PhotonLab. Stähler-Schöpf machte sich ebenso schlau über den Femtosekundenlaser wie über diverse andere Geräte, die sie für die Experimentierstationen im Schülerlabor anschaffte. Wobei der Trick nicht darin besteht, möglichst komplizierte Technik vorzuhalten. Die Experimente müssen dazu geeignet sein, den Schülerinnen und Schülern ein paar Grundlagen der Quantenoptik zu vermitteln, und sie sollen faszinieren: „So wie das Experiment, in dem die jungen Leute mit dem Femtosekundenlaser Plasmakügelchen erzeugen konnten“, sagt Silke Stähler-Schöpf: „Die Kügelchen leuchteten bunt, waren schön anzuschauen und ganz nebenbei wurde klar, was ein Plasma ist.“
Heute steht der Femtosekundenlaser nicht mehr im Schülerlabor. Dafür gibt es insgesamt über 20 verschiedene Stationen mit kleinen anschaulichen Experimenten in unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden von der Photonik bis hin zur Quantenphysik. Ein beliebter Klassiker ist das Experiment zur Übertragung von Information per Licht. „Die Schüler müssen eine Laserstrecke genau ausrichten, damit ein Lautsprecher Musik abspielt. So wird das Prinzip des CD-Spielers oder der Informationsübertragung im Glasfaserkabel deutlich.“
Dank der Thematik, der guten pädagogischen Aufbereitung und der ansprechenden Ausstattung gewann das PhotonLab schnell Zuspruch. Im ersten Jahr besuchten es etwa 250 Schülerinnen und Schüler, 2019 bereits gut 2.000. Dann kam Corona. Und damit setzte für Stähler-Schöpf ein Umdenkprozess ein. Zum einen, weil eine gewisse Routine eingekehrt war, zum anderen, weil sich die Besuchszahlen nicht beliebig weiter steigern lassen: „Wir können mit einem Schülerlabor nur eine begrenzte Zahl an Menschen erreichen“, sagt Stähler-Schöpf: „Mit digitalen Angeboten geht viel mehr.“
Interaktive Vorbereitung auf den Besuch im PhotonLab
So entstand die Idee zu interaktiven Büchern. Sie lassen sich in den Physik-Unterricht einbinden und sind so eine Ergänzung zum üblichen Lehrmaterial. Mit Hilfe verschiedener Formate – etwa Videos oder Podcasts – können sich ganze Klassen in der Schule mit den Versuchen digital vertraut machen, die im Photon Lab angeboten werden. Besonders großen Anklang finden stumme Videos: Sie zeigen den Ablauf eines Versuchs ohne Ton. „Die Schülerinnen sollen die Tonspur dann dazu sprechen“, sagt Silke Stähler-Schöpf: „Dafür müssen sie den Versuch schon gut verstanden haben.“ Außerdem gibt es in den Büchern Forscherfragen, die sich beim realen Experimentieren vor Ort beantworten lassen. So kommen die Jugendlichen gut vorbereitet und motiviert ins PhotonLab.
Solche Ideen sind durchaus preiswürdig: Das interaktive Buch zum Thema „Interferometer“ wurde 2021 mit dem LeLa-Preis „Schülerlabor digital“ des LernortLabor ausgezeichnet. Der nächste LeLa-Preis für 2022 steht schon an: Diesmal für das „Experiment des Jahres“, bei dem der Quantenzufallsgenerator geehrt wird. Ihn hat Linda Querini entwickelt, eine Werkstudentin, die viele Jahre am PhotonLab gearbeitet hat und es jetzt für ihre Promotion verlassen hat.
Eine komische Welt im Quanten-Hörspiel
Die Pipeline für weitere Auszeichnungen dürfte gefüllt sein, denn am PhotonLab entstehen immer wieder originelle Ideen. Etwa das Hörspiel „Alice im Quantenland“: Vor einiger Zeit stand Stähler-Schöpf auf der Messe „Forscha“ vor der Herausforderung, kleinen Kindern die Quantenwelt erklären zu müssen. Dabei hatte sie den Einfall, ihren Zuhörern eine komische Welt vorzustellen. Eine Welt, in der man nicht nur klein oder groß ist. Man ist zu einem Teil klein, zu einem anderen Teil aber groß. Man hat gleichzeitig blaue und braune Augen, ist dick und dünn zugleich. „Ich fing an, daraus eine Geschichte zu spinnen. Ein Kollege kam dazu und meinte, daraus sollten wir ein Hörspiel machen.“ Gesagt, getan. Im Team – insbesondere in Zusammenarbeit mit dem Kollegen und ausgebildeten Sprecher Veit Ziegelmeier – war der Plot schnell gefunden: Alice kommt dank ihres entflohenen Hasens, der am falschen Pilz geknabbert hat, nicht ins Wunderland – sondern ins Quantenland.
Überhaupt das Team: „Gerade die Werkstudenten geben mir unglaublich viel Energie“, meint Stähler-Schöpf: „Sie sind alle super motiviert – das ist einfach ansteckend.“ Solchen Rückenwind braucht auch das Energiebündel Stähler-Schöpf: „Normalerweise hole ich mir meinen Ausgleich beim Fahrradfahren in der Natur“, sagt sie: „Aber manche Wochen sind doch sehr vollgepackt. Wenn ich am Wochenende für Physik-Wettbewerbe unterwegs bin, auf die wir interessierte Schülerinnen und Schüler vorbereiten, oder samstags für den Tag der Schülerlabore im Einsatz bin, dann bleibt kaum noch Zeit für Freizeitaktivitäten.“ Umso wichtiger ist dann das gute Arbeitsklima im PhotonLab.