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18.11. 2008
Grundfragen der Physik,
neu gestellt und beantwortet von einer Frau
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Einzelne Physikerinnen der Gegenwart
Drei Professorinnen
Diese drei Frauen möchte ich vorstellen, weil es nach wie vor Aufmerksamkeit und Erstaunen hervorruft, von einer Physikprofessorin zu hören. Noch immer sind es lediglich 5 oder 7 oder 8 Prozent der Physik-Professuren in Deutschland, die  "weiblich" besetzt sind. Wenn 20 Prozent der Physikstudenten im Erstsemester Studentinnen sind, muß man doch fragen (dürfen), warum sie dann nicht auch wenigstens 20 Prozent der Professoren stellen.
Ach ja, das ist doch alt bekannt, das ist doch so "normal", daß Männer auf der Karriereleiter schneller und höher und zahlreicher nach oben gelangen als Frauen. Ach ja, das hat ja mit dem Problem zu tun, daß Frauen auch gern noch Familie hätten, die sie nun einmal mehr als Männer "belastet" - alles ganz "normal". Wirklich?

Die Idee, diese drei Professorinnen vorzustellen, entstand, weil ich mehr oder weniger zufällig innerhalb weniger Tage von allen dreien las bzw. hörte.
  Cornelia Denz war die Leiterin des Organisations-Teams der Physikerinnentagung Anfang November 2008 in Münster
 
Felicitas Pauss wurde am 17. 11. 08 in 3Sat vorgestellt  - sie ist eine der vier Projektleiter (hier ist die neutrale und gleichzeitig "männliche" Form notwendig) für den LHC im CERN, dem neuen Beschleuniger im  europäischen Kernforschungszentrum in der Schweiz.
  Meine zwei Jahre alten Dateien über Lisa Randall gerieten mir zufällig am 18. 11. 08 unter die Augen - diese amerikanische Professorin hat ein Buch geschrieben, in dem sie ihre Theorien über das Universum vorstellt

Natürlich verwende ich nur öffentlich zugängliche und seriöse Informationsquellen, die ich durch das Internet (Google) gefunden habe.  Sämtliche der folgenden Informationen sind von jedem, der ein wenig  im Internet sucht, auch selbst zu finden. Ich habe nur einige ausgewählt und zusammengefaßt, nichts sinnenstellend weggelassen oder verändert. In diesem Sinne hoffe ich auf Wohlwollen der drei Professorinnen. Ich werde versuchen, ihre Zustimmung für diese Erwähnung auf meiner Website zu bekommen.

Es geht mir natürlich auch nicht um biographische Details aus ihrem Leben, sondern einzig und allein um das Sichtbarmachen von Frauen heute in der Physik, die ihren Weg bis ziemlich weit nach oben gegangen sind und - das kann ich aus den Fotos und Filmen bestätigen - dabei  ausgesprochen weiblich geblieben sind: hübsch, charmant, freundlich, energievoll, sehr bewundernswert, auch wenn dieses Wort  heute eher selten verwendet wird.
  1. Cornelia Denz
 
Durch die Vorbereitung der Physikerinnentagung 2008  an der Uni Münster, bei der sie das dortige Organisationsteam leitete, wurde ich auf sie aufmerksam. 
Doch in ihrem "normalen" Leben ist sie als Physikprofessorin tätig,  sie ist Leiterin des Instituts für Angewandte Physik der Uni Münster. Sie forscht auf dem Gebiet  der optischen (holographischen) Datenspeicherung.
Im Unterschied zu den phantastischen Theorien von Frau Randall (siehe unten) ist zu erwarten, daß wir alle schon bald einen Nutzen von diesen Forschungsarbeiten haben werden. Vor allem kann man sich aus den öffentlich zugänglichen Informationen über ihre Arbeit  sehr schön, sehr konkret vorstellen, um was es geht und was das Ergebnis sein könnte. Physikalische Details, große Theorien und Beweise benötigt man dafür nicht. Auf 3Sat fand ich ein älteres Interview mit ihr, in dem sehr anschaulich - und sehr verlockend - beschrieben wird, wie diese Forschungen zur optischen Datenspeicherung im einzelnen aussehen.
Sie sagt selbst über ihre Arbeit:
"Meine Vision ist es, Information mit Photonen - Licht - speichern, übertragen und weiterleiten zu können."
Hier nun ein paar Auszüge aus diesem Interview, die  einige physikalische Details ihrer Arbeit recht anschaulich beschreiben:
"Sie und ihre Kollegen haben kompaktes holographisches Speichersystem entwickelt, das ohne bewegliche Komponenten auskommt und Datenverarbeitung und -verschlüsselung integriert. Dabei speichert ein Laser in einem optischen Speichermaterial elektronische Datenmuster als Seiten ab.
Auf einer Seite finden Millionen von Bits Platz, auf ein Speichermedium passen Tausende solcher Seiten. Da alle auf einer Seite gespeicherten Daten gleichzeitig abgerufen werden, sind Datentransferraten von  Gigabyte pro Sekunde und Zugriffszeiten weit unter einer Millisekunde möglich.
Dabei wird ein blauer Laserstrahl in einen Referenz- und einen Datenstrahl gespalten. Ein Flüssigkristalldisplay prägt die analogen Bilddaten oder das digitale Muster heller und dunkler Datenpunkte dem Lichtstrahl auf. Nachfolgend wird der Bildstrahl im Kristall mit dem Strahl des Referenzarmes überlagert. Dieser ist durch das im Referenzstrahl eingebrachte Flüssigkristallelement speziell zur Speicherung der Bilder kodiert. Nach der Speicherung im Kristall wird dem Element ein neues Phasenmuster aufgeprägt, mit dem ein nachfolgendes Bild unabhängig eingespeichert werden kann. Nachdem alle Bilder abgelegt sind, können sie allein durch Eingabe des entsprechenden Phasenkodes auf dem Referenzarm unabhängig voneinander rekonstruiert und mit einem Sensor aufgezeichnet werden.
Analoge Bilder können direkt gespeichert werden - dies ist insbesondere für die Archivierung von analogen Daten wie medizinischen Aufnahmen, Kunstsammlungen, archäologischen Funden und Bibliotheksbeständen attraktiv.
...
Als Herausforderung auf dem Weg zu einem kommerziell konkurrenzfähigen System steht für Prof. Denz die Realisierung kostengünstiger, leicht und reproduzierbar herstellbarer Speichermaterialien im Vordergrund des Interesses.
Die derzeit genutzten Einkristalle müssen nach einem langwierigen Zuchtprozess gepolt und poliert werden, so dass sie in der Herstellung extrem aufwendig und teuer sind. Neuartige Polymere eröffnen jedoch Möglichkeiten, alternative Volumenmaterialien herzustellen, die sowohl die Datenspeicherung als auch die Informationsverarbeitung erlauben.
Die fetten Hervorhebungen in den Zitaten stammen von mir - B. K.
Sie betonen die Fakten an den Forschungsarbeiten, die aus meiner Sicht von ganz besonderer Wichtigkeit und auch Faszination sind.
Die Quelle für das Interview (Stand November 2008)
http://www.3sat.de/3sat.php?http://www.3sat.de/nano/vision/85033/index.html
  2. Felicitas Pauss
 
Felicitas Pauss (Jahrgang 1951) ist Professorin an der  Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich und arbeitet auch als Projektleiterin am CERN.
Sie sucht Antwort auf fundamentale Fragen in der Teilchenphysik, möchte die Gesetze besser ergründen für die "Grundbausteine der Materie" und deren Zusammenhalt.

"Was die Welt zusammenhält" - der Titel der Sendung  - spielt auf Goethes Faust an.
Ist Felicitas Pauss ein "weiblicher Faust", der - getrieben vom unstillbaren Erkenntnisdrang - bis ans äußere geht und sich sogar "mit dem Teufel verbündet", alles riskiert - und sei es der Untergang der Welt? Die mahnenden, ängstlichen Worte einzelner Zeitgenossen, die fürchten, im CERN könne ein riesiges, die Erde verschlingenden "Schwarzes Loch" entstehen, könnten das vermuten lassen.
Doch ich bin mir ganz sicher - bei aller kritischer Sicht auf die Physik - daß diese Ängste unbegründet sind. Ich werde ggf. an anderer Stelle - rechtzeitig vorm eigentlichen Start des Experiments im Frühjahr 2009 - aus Sicht meines Atommodells eine Begründung geben, warum wir bei diesem Experiment keine, wirklich keine Angst vor dem Weltuntergang haben müssen.

Man könnte sie vergleichen mit der von Jodie Foster in "Contact" gespielten jungen Wissenschaftlerin, die nach außerirdischer Intelligenz (resp. dem Geist) im Universum sucht. Doch Felicitas Pauss  möchte im Unterschied zur Filmfigur bei ihrer Erforschung des Kosmos   (nur) die Struktur der Materie besser begreifen. Die Frage nach "außerirdischer Intelligenz" taucht im Zusammenhang mit ihren Forschungen gar nicht auf.

Bei den  von ihr geleiteten Experimenten  hofft sie, aus Bewegungsenergie (neue) Materie (das meint: neue Teilchen) gewinnen zu können. Die Situation - so wird vermutet - ist im Kleinen ähnlich wie beim Urknall.

Mit jeder Seite, die ich aus der Google-Suche aufrufe, wird  diese Physikerin spannender für mich:
So sehe ich sie am "MAGIC", einem riesengroßen Spiegelteleskop auf La Palma ebenso wie in den unterirdischen Ringen des LHC im CERN. Sie weist darauf hin, wie eng beide Bereiche - Mikrokosmos und Kosmos - miteinander verbunden sind. "Wie da oben, so da unten" - das ist eigentlich ein Lehrsatz der Alchemie und Astrologie. Das heißt nicht, daß er falsch ist. Frau Prof. Pauss wird  bei ihren Experimenten - so sie gelingen - ganz nebenbei die Richtigkeit dieses Satzes beweisen.

Die Fragen, die sie beantworten möchte, sind  äußerst interessant. Hier nur eine ganz kleine  Auswahl:
Warum haben wir Masse?
Warum sind die Massen der Trägerteilchen so extrem verschieden   und warum haben einige Trägerteilchen gar keine Masse?
Gibt es wirklich nur drei räumliche Dimensionen?
Hat unser Universum immer so ausgesehen, wird es so bleiben?
Leben wir in einer supersymmetrischen Welt?
Was ist die dunkle Materie?

Ihre eigene Website ist:
http://wwweth.cern.ch/pauss/
Was kann sie noch erreichen in diesem Leben?
Kann sie CERN-Direktor werden, oder Wissenschaftsminister? Bundeskanzlerin wird sie bestimmt nicht werden wollen oder Aufsichtsratsvorsitzende bei Siemens oder VW.
Wird sie die nächste Frau, die einen Physiknobelpreis bekommt? Ich wünsche es ihr sehr.
Die Sendereihe von 3Ssat nennt sich SCIENCEsuisse und stellt Schweizer Wissenschaftler vor.



Ich setze natürlich Wissen über das CERN und die mit dem LHC geplanten Experimente voraus. Nur kurz: es geht vorrangig darum, zwei gegenläufige Protonen-Strahlen auf fast Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und dann aufeinander treffen zu lassen. Das wird das wohl imposanteste physikalisch-technische Experiment der Menschheitsgeschichte.
  Die ganze TV-Sendung von damals (ca. 15 Minuten) kann als Video eingesehen werden unter:
http://www.swissinfo.ch/ger/multimedia/video.html?siteSect=15045&sid=9860949
Ach ja, auf einer der Google-gefundenen Seiten beginnt ein Text mit:
"Als Zehnjährige zerlegte sie Fotoapparate, statt Geige zu üben."
Das verbindet mich noch mehr mit ihr - hoffe ich doch, mit meiner "Physik zum Anfassen" ähnliche "Initialzündungen" bei kleinen Mädchen und Jungen auslösen zu können - Anregungen zu geben, sich mehr mit Physik und Technik zu beschäftigen.
3.  Lisa Randall
 
Im November 2006  gab es bei Google  mehr als 23000 Fundstellen zu ihrem Namen. Jetzt, im November 2008, sind es mehr als 100 000.
Aus dem Wikipedia-Artikel von damals erfuhr ich über sie:
daß sie im Jahr 1962 geboren ist und US-amerikanische Professorin  für theoretische Physik an der Harvard Universität in Cambridge, Massachusetts, ist.   Sie gilt  als die zwischen 1999 und 2004 meistzitierte Hochenergiephysikerin der Welt.

In der Sendung "Bookmark" auf 3Sat am 5. 11. 2006 , 18.00 - 18.30 Uhr wurde die amerikanische Physikerin Lisa Randall  mit ihrem Buch "Verborgene Universen" (Originaltitel: “Warped Passages: Unraveling the Mysteries of The Universe’s Hidden Dimensions”) vorgestellt, in einer Kurzinfo von max. 5 min, und es wird im Kommentar angemerkt, daß sie damit „Wissenschaftsgeschichte geschrieben” habe.
Aus der Wikipedia erfuhr ich, daß  sie sich seit acht Jahren mit der String-Theorie befaßt und ihre wichtigste Arbeit das "Randall-Sudrum-Modell" ist.

(Weiter aus der Sendung "Bookmark":)
In den 20er Jahren war man der Annahme, daß zusätzliche Dimensionen sozusagen unendlich klein seien, aber jetzt können sie in Frau Prof. Randalls Theorie auch sehr groß sein.

In einem Artikel von DIE ZEIT online aus dem Jahr 2006 über L. Randall ist zu lesen:
"Weil sie auf einem Auge kurzsichtig ist, auf dem anderen weitsichtig, kann sie nicht räumlich sehen. Eine Brille oder Kontaktlinsen will sie nicht. Sie hat gelernt, sich trotzdem zu orientieren. Sie denkt sich einfach eine Dimension hinzu."

weiter heißt es darin:
" Science-Fiction-Träume vom großen Sprung in eine Parallelwelt zerstört sie sofort. Reisen zwischen den Dimensionen seien Menschen nicht möglich, schon rein theoretisch. Wenn wir Glück haben, entdecken wir winzige Teilchen, die zwischen den Welten hin- und herwechseln können.
Im kommenden Jahr soll in Genf der gewaltige Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) einsatzfähig sein. In einer 27 Kilometer langen kreisförmigen Röhre wollen Physiker winzige Teilchen, Hadronen, mit nie zuvor erreichter Geschwindigkeit aufeinander krachen lassen.
In dem Splitterhagel könnten auch Teilchen aus einer anderen Welt gefunden werden wenn Lisa Randall Recht hat."

Offenbar hat sie mit ihrer Behauptung von der möglichen Existenz paralleler Welten genau den Nerv des Laien getroffen, den die "Science-fiction" in Buch und Film schon seit Jahren immer wieder gewinnbringend   kitzelt.

Das Problem ist, daß das kein Beweis für die Unhaltbarkeit ihrer These ist.  Neue Theorien wirken immer zuerst paradox bis widersinnig. Es nützt gar nichts - wissenschaftlich gesehen - ihre Theorien zu mögen oder nicht zu mögen.   Wenn diese Theorie eines Tages bewiesen werden kann, wird sie den Nobelpreis bekommen, wenn sie jedoch eines Tages "widerlegt" werden kann, wird man sie einfach vergessen, die Theorie und die Professorin.  Das ist das Schicksal derer, die versuchen, auf geistigem Gebiet Neuland zu betreten.
Die Ankündigung dieser damaligen TV-Sendung ist in den Weiten des Internets noch nicht in höhere Dimensionen abgedriftet. Ich habe folgende Information  vom 31. 10. 2006 bei 3Sat-online gefunden:
"Eine Harvard-Physikerin sorgt mit ihrem Buch über verborgene Dimensionen des Universums für Furore. Die beobachtbare Welt, so ihre Hypothese, ist nur eine von vielen Inseln inmitten eines höherdimensionalen Raums. Nur ein paar Zentimeter weiter könnte es ein anderes Universum geben, das für uns unerreichbar bleibt, da wir in unseren drei Dimensionen gefangen sind. Sie führt Relativität, Quantenmechanik, Gravitation und eine weiterentwickelte Stringtheorie zusammen, zeichnet ein das Denken revolutionierendes Bild sich durchdringender, überlagernder und verwerfender »Multiversen« – und zeigt, wie man diese bizarr anmutenden Dinge experimentell beweisen könnte.
Lisa Randall gehört zu einer neuen Generation von Wissenschaftlern, die mit ihren spannenden und höchst lesbaren Arbeiten drastisch unsere Vorstellungen von der Welt verändern werden. Eine spannende Reise durch die Grenzregionen der heutigen Teilchenphysik und eine Begegnung mit einer erstklassigen Denkerin."
 
PS.: Ich habe keine Zeit und keine Lust, mich ausführlicher mit ihren Theorien zu befassen. Wozu? Noch habe ich zu tun, dieses Universum zu begreifen. Das Wissen um  denkbare "Paralleluniversen" hilft mir dabei nicht viel.
Andererseits keimt in mir ein Gedanke: Man kann eine gute Idee auch durch zuviel Publicity kaputt machen.
Es lohnt sich jedoch, sich diesen Namen zu merken und in ein paar Jahren zu horchen, was aus ihr geworden ist.
Aus den wenigen Informationen über die Arbeiten von Prof. Randall und Prof. Pauss habe ich den Eindruck, daß sich die Vorstellungen beider geradezu widersprechen. Und so etwas ist immer gut für den Erkenntnisfortschritt.

PS 2.: Felicitas Pauss bringt es auf knapp 9000 google-Fundstellen im November 2008,  Cornelia Denz auf  rund 3600.  Das klingt irgendwie seriöser.
 
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