Die Mathematik des Kristallwachstums
Kristalle gehören zu den faszinierendsten natürlichen Strukturen im Universum. Große Kristalle entstehen oft, indem kleinere Kristalle zusammenwachsen. Dieses Wachstum folgt klaren Gesetzmäßigkeiten. Die Atome oder Moleküle ordnen sich in Gittern an, sodass der wachsende Kristall möglichst stabil ist. Wenn mehrere Kristalle aufeinandertreffen, kommt es an den Grenzflächen zu sogenannten Phasenübergängen. Um diese Übergänge zu verstehen, simulieren wir sie mit Berechnungsverfahren.
Dem kristallinen Universum auf der Spur
Wie kommt es, dass in Kristallen geordnete Strukturen entstehen? Wie verändern sich diese Strukturen mit der Zeit? Diese faszinierenden Prozesse kannst Du hier mithilfe von Spielsteinen auf einem Spielbrett erkunden. Schau Dir dazu über die Schaltfläche Deinen Forschungsauftrag an. Lehrkräfte finden außerdem Tipps für den Unterricht in den "Informationen für Lehrkräfte" (beide hinterlegt als PDF-Dateien).
Autoren
Autoren dieses Forschungsauftrags sind Fabian Weidt, Stefan Hartmann und Prof. Dr. Tim Laux vom Hausdorff Center for Mathematics (HCM) der Universität Bonn. Wenn Du mehr über die Forschung in der Mathematik erfahren möchtest, kannst Du die Internetseite des HCM besuchen.
Hinweis
Wir weisen darauf hin, dass die Durchführung der Forschungsaufträge einschließlich der damit verbundenen Risiken in eigener Verantwortung erfolgt. Die Universität Bonn übernimmt keine Haftung für eventuell im Rahmen der Durchführung entstehende Schäden. Minderjährige sollten die Experimente nur nach Rücksprache mit ihren Erziehungsberechtigten oder unter Aufsicht einer Lehrkraft durchführen.
In Kürze
Zeitrahmen:
45 - 60 min.
Zielgruppe:
Besonders empfohlen für die Unter- und Mittelstufe.
Benötigte Materialien:
- Bastelkarton
- Bastelschere
- 5 - 6 Bücher
- Optional: runde Spielsteine mit verschiedenfarbigen Seiten.
Wie geht es weiter?
Angebote für Schulklassen und Kurse
Im Anschluss an diesen Forschungsauftrag laden wir besonders interessierte Schulklassen und Kurse dazu ein, noch tiefer in die Materie einzusteigen. Wir freuen uns über eingereichte Erfahrungsberichte und Feedback zu diesem Forschungsauftrag. Dafür haben wir eine Kurzanleitung und weiterführende Informationen für Interessierte auf dieser Website veröffentlicht.
Nach Möglichkeit und Kapazität vermittelt das Argelander-Institut für Astronomie gemeinsam mit diversen Partner*innen individuelle Angebote (z.B. Meet a Scientist) für einzelne Einreichungen, um die Faszination unseres Universums live zu erleben. Diese Follow-Up-Aktionen finden ab 2024 beispielsweise vor Ort an der Schule oder im Umfeld der Universität Bonn statt.