PREISTRäGER - Jugend forscht
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48. Bundeswettbewerb 30. Mai bis 2. Juni 2013 in Leverkusen Deine idee lässt dich nicht mehr los? Preisträger 48. Bundeswettbewerb vom 30. Mai bis 2. Juni 2013 in Leverkusen unter der Schirmherrschaft des Bundespräsidenten veranstaltet von der Stiftung Jugend forscht e. V., Hamburg und der Bayer AG, Leverkusen Mit freundlicher Unterstützung von Inhalt Preisträger Arbeitswelt Preisträger Biologie Preisträger Chemie Preisträger Geo- und Raumwissenschaften Preisträger Mathematik / Informatik ............................................................................................................. 04 ..................................................................................................................... 06 ....................................................................................................................... 08 ............................................................................. 10 ......................................................................................... 12 03 Preisträger Physik ........................................................................................................................ 14 Preisträger Technik ....................................................................................................................... 16 Sonderpreisträger .......................................................................................................................... 18 Auszeichnung der Jugend forscht Schule 2013 ............................................................................. 28 Helmholtz-Lehrerpreis für besonders engagierte Projektbetreuer.................................................... 29 Impressum ................................................................................................................................... 31 Einladung der Bundessieger und Platzierten zu einem Empfang durch Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel am 10. September 2013 nach Berlin Einladung ausgewählter Bundeswettbewerbsteilnehmer zu einem Auswahlseminar der Studienstiftung des deutschen Volkes In h a lts v e r z e i c h n i s Fachgebietspreise Arbeitswelt Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) Bundesministerin für Arbeit und Soziales Dr. Ursula von der Leyen Bundesministerin für Arbeit und Soziales Dr. Ursula von der Leyen Preis für Auszubildende (1.000 €) Arbeitgeberverband Gesamtmetall Preis für Prävention und Rehabilitation (1.000 €) Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. 01 04 08 Baden-Württemberg N or d r h e i n - W e st fal e n Patrick Ziesel (18), Alfdorf-Schillinghof Miriam Löcke (15), Paderborn ANDREAS STIHL AG & Co. KG, Waiblingen David Löcke (17), Paderborn Joshua Rikker (18), Burgstetten Epunkt e., Paderborn Robert Bosch GmbH, Waiblingen Schneller spalten, sicherer fällen Computerzubehör für Tremor-Betroffene Der tragbare Holzspalter UnTremor L a udat io Das Ziel der Forschungsarbeit von Patrick Die Jury war von der Praxistauglichkeit Computer werden immer wichtiger. Doch Ziesel und Joshua Rikker war es, das und dem hohen Nutzwert der Erfindung nicht nur im Berufsleben, sondern auch Spalten von Holz und das Fällen großer begeistert. Diese konnten die Jungforscher privat können Behinderungen die Nutzung Bäume sowohl einfacher als auch siche- sowohl durch die Spaltung vorhandener erschweren. Eine dieser körperlichen Ein- rer zu machen. Mit dem von den beiden Baumstämme als auch durch Videomit- schränkungen ist der sogenannte Tremor, Jungforschern entwickelten innovativen schnitte beim Einsatz im Wald nachweisen. das unkontrollierte Zittern verschiedener Holzspalter ist das gelungen. Dank der Die Arbeit im Wald wird so wesentlich Körperpartien. Dadurch ist eine gezielte Konstruktion genügt ein ein­facher Schnitt leichter und sicherer. Bedienung der Maus kaum mehr möglich. mit einer handelsüblichen Motorsäge, um Miriam und David Löcke programmierten den Stamm mithilfe eines Scharniers und daher eine spezielle Software, die dies einer Zugspindel zu spalten. Darüber hin- verhindern soll. Ihr Konzept erprobten sie aus erfordert der Spaltvorgang mit 115 New- in ausführlichen Tests mit Betroffenen. Ihr tonmeter ein erheblich niedrigeres Dreh- Computer­programm schränkt den Aktions­ moment im Vergleich zu handelsüblichen radius der Maus so weit ein, dass das Geräten. Mit kleinen Veränderungen lässt Zittern der Hände die Bewegun­gen des sich der Holzspalter auch als Fällhilfe Mauscursors nicht mehr beein­flussen verwenden. Der Vorteil: Die Konstruktion kann. Die Maus lässt sich so trotz des erzeugt den Spalt ohne Vibration, wodurch Tremors problemlos steuern. die Gefahr von herunterfallenden Ästen minimiert wird. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) Bundesministerin für Arbeit und Soziales Bundesministerin für Arbeit und Soziales Bundesministerin für Arbeit und Soziales Dr. Ursula von der Leyen Dr. Ursula von der Leyen Dr. Ursula von der Leyen Preis für Mobilfunk (1.000 €) Einladung zu einem Studienaufenthalt Informationszentrum Mobilfunk e. V. in Brisbane, Australien University of Queensland 02 B ay e r n 05 Hessen 14 Thüringen Jakob Braun (16), Kleinostheim Lars Peters (18), Buseck-Beuern Melanie Ramsch (18), Erfurt Friedrich-Dessauer-Gymnasium Maximilian Gahmig (18), Laura Degel (18), Erfurt Aschaffenburg Gießen-Lützellinden Franziska Lang (18), Stadtilm Domenic Neufeld (18), Edith-Stein-Schule, Erfurt 05 Pohlheim-Holzheim Gesamtschule Gießen-Ost Auf zwei Rädern sicher unterwegs Staubsauger als Wandsauger Laurastro – die per Smartphone Staubsaugerklettern ferngesteuerte Bremse fürs Laufrad Bessere Didaktik an der digitalen Tafel Eintauchen in den Unterricht der Zukunft – Entwicklung des Riff-Explorers Seit einigen Jahren sind Laufräder bei Manch einer könnte beim Gedanken ans Digitale Smartboards ersetzen zunehmend Kindern sehr beliebt, vor allem weil sie Staubsaugen „die Wände hoch gehen“, Lars die alte Schultafel. Aufgrund ihrer vielfäl­ eine recht hohe Geschwindigkeit erreichen. Peters, Maximilian Gahmig und Domenic ti­gen Anwendungsmöglichkeiten eignen Für Eltern ist es allerdings kaum möglich, Neufeld nutzen das Haus­halts­gerät genau sie sich sehr gut für den Unterricht. Die ihr Kind auf dem Laufrad zu kontrollieren. zu diesem Zweck. „Spiver 1.0“ tauften die Smartboards besitzen beispielsweise eine Es kann leicht zu Unfällen kommen, da die Jungforscher ihr ungewöhnliches Kletter- Touchfunktion und können Präsentationen Kleinen noch nicht in der Lage sind, ihre gerät, mit dem sie nicht nur virtuos ebene abspielen. Leider fehlen jedoch häufig die Geschwindigkeit und die Verkehrssituation Wände hochklettern, sondern sich auch dafür erforder­lichen didaktischen Compu- richtig einzuschätzen. „Laurastro” nennt unter einer Decke entlang han­geln können. terprogramme. Melanie Ramsch, Laura Jakob Braun seine Lösung für dieses Möglich wird dies, indem handelsüb­liche Degel und Franziska Lang erstellten eine Problem. Er konzipierte eine elektronische Staubsaugermotoren ein Vakuum zwischen solche interaktive Smartboardsoftware Bremse, die sich per Smartphone bedienen der Wand und vier Kunst­stoffplatten er­ für den Biologie­unterricht, die das Thema lässt. So haben die Eltern jederzeit die zeugen, an denen sich der Kletterer mit Korallenriffe behandelt. Die Jungfor­scher­- Kontrolle über das Laufrad. Dabei können Händen und Füßen festhält. Anwendungen innen legten ihr Augenmerk auf die Benut- sie zwischen zwei Steuerungsoptionen für ihre Erfindung sehen die Jungforscher zerfreundlichkeit des Programms, indem wählen: dosiertes Bremsen und Vollbrem- vor allem im Freizeitsport: Staubsauger- sie neue didaktische Mittel und interes­­san­ sung. Fährt das Kind aus der Reichweite klettern als Alterna­tive zu herkömmlichen te Darbietungsformen verwandten. Das der Funkverbindung, wird es automatisch Klettertechniken. Ergeb­nis ist ein Smartboardprogramm, das gestoppt. Auch die Maximalgeschwindig- interaktives Lernen und Arbeiten im Unter- keit kann vorgegeben werden. richt erheblich erleichtert. Pr e is t räg e r Fachgebietspreise Biologie Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren Einladung zum London International Youth Science Forum Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen 24 26 N or d r h e i n - W e st fal e n S ac h s e n David Singer (19), Brakel Jenny Schmalfuß (18), Mittweida Gymnasium Brede, Brakel Städtisches Gymnasium Mittweida 06 Die Stadt aus Vogelperspektive Hilfe für Entomologen Vogellebensraum Stadt?! – Entwicklung eines Bestimmungs- avifaunistische Erfassung im schlüssels und Proteinsequenzanalyse Stadtbereich Brakel für die Familie Silphidae L a udat io Das fröhliche Gezwitscher heimischer Vögel Die Jury war insbesondere davon beein­ Die Hälfte aller Tierarten zählt zur Klasse darf in keiner Stadt fehlen. Doch wie viele druckt, wie der Jungforscher sein profes- der Insekten. Die Zahl der Entomologen, davon und welche Arten leben eigentlich in sionelles ornithologisches Fachwissen die sich mit den Insekten beschäftigt, ist unserer Nachbarschaft? David Singer wollte nutzte, um in großem Umfang hoch qua­- allerdings verhältnismäßig klein. Dies liegt es genau wissen und hat in der Gemeinde litative Datensätze zu akquirieren und unter anderem an dem komplizierten Be- Brakel die Vögel gezählt. Dabei nutzte er zu analysieren. Seine Arbeit wird dazu stimmungsschlüssel zur Klassifizierung der die wissenschaftlich bewährte sogenannte beitragen, dass wir künftig auch in dicht Tiere. Die Zielsetzung von Jenny Schmalfuß Punkt-Stopp-Zählung, bei der in verschie- besiedelten Gebieten eine abwechslungs- war es daher, den Bestimmungsschlüssel denen Biotopen an ausgewählten Punkten reiche Vogelfauna vorfinden. sachlich korrekt und benutzerfreundlich zu mehrmals fünf Minuten lang alle Vögel gestalten. Dazu entwickelte sie exempla- er­fasst werden. Die Auswertung zeigt, risch für Silphidae, die Familie der Aaskäfer, dass Brachflächen, heimische Ge­hölze, einen Merkmalsbaum mit für Laien erkenn- aber auch Übergangsbereiche zwischen baren Kriterien. Diesen übertrug sie in ein Wohn­gebieten und Grünflächen beson- selbst geschriebenes Computerprogramm. ders be­liebte Lebensräume sind, auch Im Anschluss überprüfte die Jungforscherin von ge­fährdeten Arten. Daher empfiehlt anhand von Proteinsequenzanalysen die der Jungforscher: Ein alter Baum­bestand, bislang bekannte Zuordnung der einzelnen extensiv genutzte Brachflächen und viele Aaskäfer und nutze die Erkenntnisse für Nistmöglichkeiten machen eine Stadt ihren Bestimmungsschlüssel. „aus Vogelperspek­tive” lebenswert. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) Helmholtz-Gemeinschaft Helmholtz-Gemeinschaft Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren Deutscher Forschungszentren Deutscher Forschungszentren Einladung zur International Wildlife Werner-Rathmayer-Preis für Zoologie Research Week in der Schweiz (500 €) Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen und Deutsche Zoologische Gesellschaft e. V. Stiftung Schweizer Jugend forscht 17 Be r l in 29 Sc h l e s w i g - H o ls t e in 22 N i e d e r s ac h s e n Carlotta Pribbenow (16), Berlin Antonia Trede (18), Kühren Robert Warneke (18), Astfeld Lise-Meitner-Schule, Berlin Freie Waldorfschule Kiel Philipp Moritz (18), Goslar Elena Häring (17), Berlin Barnabas Irmer (18), Goslar Heinz-Berggruen-Gymnasium, Berlin Christian-von-Dohm-Gymnasium, Goslar Vorsicht vor Pilzgiften Nur der Stärkste überlebt Gib Keimen keine Chance Mikrobiologische Untersuchungen Das kleinste Tagebuch der Welt – Funktionelle Kunststoffe als von Champignons – Gesundheits­ Untersuchungen an Heringslarven sterile Oberflächen gefährdung durch falsche Lagerung? In einem Artikel lasen Carlotta Pribbenow Antonia Trede beschäftigte sich mit der Keime sind überall – und doch müssen be­ und Elena Häring, dass Speisepilze häufig Frage, warum im Nord-Ostsee-Kanal am stimmte Bereiche in Labors oder Kran­ken­ mit gesundheitsgefährdendem Schimmel Ende der Laichzeit viele Heringslarven häusern steril sein. Da viele Oberflächen belastet sind. Dadurch beunruhigt wollten sterben. Die Antwort darauf lieferten ihr aus Plastik sind, haben Robert Warneke, sie herausfinden, ob die Art der Aufbewah- die Gehörsteine der Larven, die soge- Philipp Moritz und Barnabas Irmer unter- rung einen Einfluss auf die Schimmelbil- nannten Otolithen. Diese bilden sich im sucht, ob Kunststoff durch Zumischen von dung hat. In ihrem Experiment lagerten sie akustischen Organ und bestehen vor allem Antibiotika auf längere Zeit steril bleibt. Champignons lose, luftdicht in einer Kunst- aus Kalk. Ähnlich wie die Jahres­ringe von Sie mischten jeweils Kupferionen und die stoffbox sowie in der luftdurchlässigen Bäumen enthalten sie Informationen über beiden natürlichen Antibiotika Allicin und Ori­ginalverpackung. Außerdem variierten Alter und Wachstum der Tiere. Die Jung­ Propolis in Polyesterharz. Die Mischungen sie zwischen Zimmer-, Kühlschrank- und forscherin gewann die winzigen Otolithen gossen sie in Petrischalen und beobach- Ge­frierschranktemperatur. Nach zwei operativ aus Larven des Altlantischen teten, ob darauf Zellen der Bäckerhefe Tagen werteten sie unter anderem den Herings, foto­grafierte und verglich sie wachsen können. Die drei Jungforscher Befall mit Schimmelpilzen und den Gehalt miteinander. Dabei fand sie heraus, dass stellten fest, dass schon geringe Mengen an giftigem Aflatoxin aus. Das Ergebnis: nur die größten und stärksten Heringe an Kupfer oder Antibiotika ausreichen, Wer auf Nummer sicher gehen will, sollte überleben – und auch nur dann, wenn sie um das Wachstum der Hefe für mehrere Cham­pignons kühl lagern, am besten in an Tagen geschlüpft sind, an denen opti­ Wochen zu ver­hindern. der Originalverpackung und auf keinen male Bedin­gungen herrschen. Fall luftdicht in einer Box. Pr e is t räg e r 07 Fachgebietspreise Chemie Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) Fonds der Chemischen Industrie Fonds der Chemischen Industrie Einladung zum 25th EU Contest for Young Scientists Preis des Bundespaten: Europäische Kommission Forschungsaufenthalt im Bayer Europa-Preis für Teilnehmer am 25th EUCYS US-Innovationszentrum Deutsche Forschungsgemeinschaft Bayer HealthCare Preis für chemische Nanotechnologie (1.000 €) Fonds der Chemischen Industrie 45 42 Sac h s e n - An h alt R h e in l a n d - Pfal z Michael Laue (17), Muldestausee Frederik Dumele (19), Ludwigshafen Walther-Rathenau-Gymnasium Bitterfeld Theodor-Heuss-Gymnasium, Ludwigshafen 08 Graphit unter Strom Herstellung von Alkaloiden Herstellung leitender Kohlenstoff- Die Robinson-Tropinon-Synthese – schichten durch chemische dem Lehrbuchmechanismus auf Umwandlung von Graphenoxid der Spur L a udat io Ziel der Arbeit von Michael Laue war die Besonders beeindruckte die Jury die Alkaloide sind in der natürlichen Umwelt Herstellung elektrisch leitender Kohlen- Sorgfalt und tiefe fachliche Durchdringung vorkommende Verbindungen, die auf den stoffschichten mit einfachen Mitteln. Zu- bei der Projektbearbeitung. Der Jung- menschlichen Organismus einwirken. Für nächst oxidierte der Jungforscher handels- forscher fand eine verblüffend einfache, die Nutzung als Arzneimittel oder Stimu­ üblichen Graphit – eine Erscheinungsform neuartige Methode zur Reduktion bereits lantia müssen sie extrahiert oder synthe- des Elements Kohlenstoff – mit starken abgeschiedener Graphenoxidschichten. tisch hergestellt werden. Die künstliche Säuren zu Graphitoxid. Mittels Ultraschall Die hohe Qualität der erhaltenen Graphen- Herstellung – beispielsweise von Tropinon – spaltet er davon einzelne Schichten ab: materialien ist Beweis für die Funktionalität ist zwar kostengünstiger, aber häufig sehr das Graphenoxid. Um schließlich noch den seines Verfahrens. schwierig. Frederik Dumele ließ sich davon Sauerstoff auszutreiben, experimentierte nicht abschrecken und folgte einer fast er mit Blitzlicht, Laserstrahlen, Mikrowelle 100 Jahre alten Methode. Er erhielt Tropi- und verschiedenen Chemikalien. Seine non als weißes Pulver mit hoher Reinheit. Infrarotspektren zeigen, dass tatsächlich Danach erarbeitete der Jungchemiker Kohlenstoffschichten entstanden, die trotz einen völlig neuen Syntheseweg, den er der noch recht unregelmäßigen Strukturen im Labor testete. Auch über diese alterna- leitfähig sind. tive Methode gelang es ihm, das Alkaloid herzustellen. Sein neuer Ansatz gibt zudem Aufschluss über mögliche Reaktionsvor­ gänge, die bislang unbekannt waren. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) Fonds der Chemischen Industrie Fonds der Chemischen Industrie Fonds der Chemischen Industrie Preis für Sicherheit in Chemie und Einladung zum CASTIC in China Zukunftstechnologiepreis (1.500 €) Werkstofftechnik (500 €) Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen Bundesministerin für Bildung und Forschung Adolf-Martens Fonds e. V. 33 Be r l in Prof. Dr. Johanna Wanka 37 Bremen 31 Baden-Württemberg Elvan Sahin (16), Berlin Theresa Zeisner (17), Bremen René Wurst (17), Ertingen Ivan-Nikola Grebenar (17), Berlin Ökumenisches Gymnasium zu Bremen Kira Behm (17), Riedlingen Saverio Nobbe (17), Berlin Kreisgymnasium Riedlingen 09 Romain-Rolland-Oberschule, Berlin Zündende Rezepturen Tiefer Blick in den Kristall Wie Abfälle Strom liefern Beam me up – Dendritische Kristallisation Elektrische und chemische Energie with green rockets! von Salzen aus pflanzlichen Abfallstoffen Raketen- und Satellitenstarts setzen große Manche Salzkristalle zeigen faszinierend Aus pflanzlichen Abfällen wird mithilfe von Mengen an Schadstoffen frei. Elvan Sahin, schöne, verzweigte Formen. Diese dendri­- Bakterien vielfach Biogas gewonnen. René Ivan-Nikola Grebenar und Saverio Nobbe ­tischen Kristalle haben es Theresa Zeisner Wurst und Kira Behm hatten eine Idee, wie forschten daher nach umweltverträgliche­ren angetan. Sie untersuchte unter dem Mikro- sich deutlich mehr Energie aus den Ab­- Festbrennstoffen. Sie variierten be­kannte skop, welche Salze dendritische Muster fällen herausholen lässt: Wenn der Bio­reak- Rezepturen aus Aluminiumpulver, verschie­ bilden und stellte fest, dass dabei viele tor wie eine galvanische Zelle aufgebaut denen Nitraten, Zucker, Kataly­sator sowie Faktoren, zum Beispiel Temperatur und ist, erzeugen die Bakterien an der Anode Bindemittel und zündeten die Mischungen Sättigung der Lösung, eine Rolle spie­len. Strom. Außerdem entstehen bei der Ver­- in einem selbst gebauten Test­stand mit Durch Experimente mit Salz­mischungen gärung die Gase Methan und Wasserstoff, High-Speed-Kamera. Das Ergebnis: Die konnte sie nachweisen, dass gewöhnli- die sich durch Verbrennung oder in einer Treibstoffe brennen sauber ab und erzeu­ ches Kochsalz winzige Keime für schöne Brennstoffzelle nutzen lassen. Um dies in gen hohe Energien. Stolz sind die drei Ammoniumkristalle formt. Mit der soge- die Tat umzusetzen, bauten die Jungche­ Jungforscher vor allem auf einen selbst nannten Röntgenbeugungsanalyse wagte miker einen kleinen Zwei-Kammer-Reaktor, hergestellten Kupfer-Katalysator und ihre die Jungforscherin sogar einen Blick ins dessen Anoden­raum sie mit Rüben­schnitzel Idee, Epoxidharz als preiswertes, aber Innere der atomaren Strukturen. Über­ oder Grassilage füllten. Sie entdeckten, wirksames Bindemittel zu nutzen. raschenderweise entdeckte sie auch dann dass die Stromausbeute von vielen Fak­to- Mischkristalle, wenn die ver­schiedenen ren abhängt. Ganz wesentlich sind orga­- Ionen in ihrer Größe stark voneinander nisch gebundene Eisenionen. Diese Ionen abwichen. steuern die Elektronenüber­tragung und damit die Aktivität der Bakterien. Pr e is t räg e r Fachgebietspreise Geo- und Raumwissenschaften Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) stern stern Stipendium für ein Studium an einer Hochschule der Bundeswehr Einladung zu einem Forschungsaufenthalt Generalinspekteur der Bundeswehr Volker Wieker in Rhode Island, USA Preis für Geographie (1.000 €) Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen Deutsche Gesellschaft für Geographie e. V. 52 10 56 Be r l in N or d r h e i n - W e st fal e n Julian Petrasch (21), Berlin Marion Kreins (18), Bad Münstereifel Helmholtz-Zentrum Berlin St. Michael-Gymnasium, Bad Münstereifel für Materialien und Energie Der Himmel ist die Grenze Wasser schützen, Menschen nützen Entwicklung und Erprobung von Gewässerschutz im Hinblick auf den Stratosphärensonden zur Fernerkun- landwirtschaftlichen Nitrateintrag dung und Messdatengewinnung L a udat io Hochauflösende Bilder aus großer Höhe Die Jury war beeindruckt, wie der Jung­ Im Rahmen der Energiewende werden sorgen bei vielen wissenschaftlichen Frage­ forscher sein Projekt kenntnisreich und immer mehr Biogasanlagen in Betrieb stellungen für Klarheit. Die sogenannte voller innovativer Ideen anging. Seine genommen. Durch den Anbau von Mais Fern­erkundung wird beispielsweise zur Bilddokumentation der Erde findet vielfach zur Gewinnung von Biomasse gelangen Kar­tografierung oder zur Überwachung Anwendung, denn nicht nur Stadtstruk- jedoch Stickstoffe wie Nitrat ins Grundwas- von Tier- und Pflanzenbeständen einge- turen oder Ressourcennutzung, sondern ser und können es verunreinigen. Daher setzt. Da hierzu derzeit teure Satelliten auch archäologische Zeugnisse werden testete Marion Kreins Möglich­keiten, den genutzt werden, forschte Julian Petrasch durch diesen neuen Blick auf die Erde Nitrateintrag in Gewässer beim Biomas- nach einer günstigeren Alternative. Mit­hilfe sichtbar. seanbau zu verringern. Dabei verwendete eines Stratosphären­ballons gelang es dem sie zum einen sogenannte Nitrifikations­ Jung­forscher, ein Trägersystem für die inhibitoren, die eine schnelle Umwandlung Aufnah­me von Messdaten zu entwickeln. von Ammonium in Nitrat verhindern. Zum In mehreren Testflügen konnte er die anderen unter­suchte sie den Anbau von Funktionsfähig­­keit seines Systems zeigen Zwischenfrüchten, die Stickstoffe aufneh- und die Qualität der aufgenommenen men. Das Ergebnis: Ein verstärkter Einsatz Bilder sowie der GPS- und Wetterdaten von Nitrifikationsinhibitoren, insbesondere unter Beweis stellen. in Kombination mit einem Zwischen- oder Hauptfruchtanbau, führt zu einer deutlichen Reduzierung des Stickstoff­eintrags. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) stern stern stern Einladung zum Besuch im Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet Joint Research Centre, Ispra, Italien der Astronomie (500 €) Europäische Kommission, Astronomische Gesellschaft e. V. Joint Research Centre (JRC) Preis für Schulgeographie (1.000 €) Verband Deutscher Schulgeographen e. V. 57 R h e in l a n d - Pfal z 53 Br an d e n b u r g 51 B ay e r n Niklas Nürnberg (19), Bad Kreuznach Jeffrey Kriegbaum (20), Bestensee Adrian Bali (15), Vilshofen Sebastian Nürnberg (19), Bad Kreuznach Jens Dikow (17), Königs Wusterhausen Gymnasium Vilshofen Gymnasium an der Stadtmauer, Mike Ferkatsch (17), Schulzendorf Bad Kreuznach Musikbetonte Gesamtschule Paul Dessau 11 Zeuthen Gutes Klima braucht viel Grün Alternative Biomasse Leben auf Kepler-47c? Verbesserung des Stadtklimas Algenzucht contra Monokultur – Numerische Berechnung von Bad Kreuznach dennoch Biogas von Planetenbahnen in Doppelstern­systemen Am Beispiel von Bad Kreuznach haben Rund sechs Millionen Tonnen Mais wurden Ein Doppelsternsystem besteht aus zwei Niklas und Sebastian Nürnberg zu dem 2012 im Land Brandenburg geerntet. Etwa Sternen, die aneinander gebunden sind und Thema Stadtklima geforscht und Möglich- die Hälfte ging in die Biogasproduktion. sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt keiten zur Verbesserung der regionalen Jeffrey Kriegbaum, Jens Dikow und Mike bewegen. Adrian Bali wollte wissen, ob Klimaverhältnisse gesucht. In ihrem Projekt Ferkatsch konnten mit ihrem Projekt zei- Planeten stabil um ein solches System analysierten die Jung­forscher zunächst gen, dass die Zucht von Algen eine effek­ kreisen können. Mit der sogenannten Faktoren, die das Klima von Bad Kreuznach tive und umweltfreundliche Alternative zum Methode der kleinen Schritte hat der beeinflussen. Dafür erhoben sie meteorolo- Maisanbau darstellt. Auf diese Weise ließe Jungforscher Bahn­kurven am Beispiel des gische Daten an verschiedenen Standorten sich der Raubbau am Boden verringern, Doppelsternsystems Kepler-47 berechnet. in der Stadt. Zusätzlich konnten sie mit und sogar Ödflächen können bepflanzt Dabei konnte er die Vermutung bestätigen, einem selbst entworfenen und gebauten werden. Die Jungforscher entwickelten dass sich einer der beiden Planeten des Modellhaus zeigen, wie sich Verände­run­ umfangreiche Experimente zum Algen- Systems – Kepler-47c – im Bereich der gen an den städtischen Gebäuden auf das wachstum und bauten eine kontinuierlich habitablen Zone bewegt, das heißt in ei- Klima auswirken. Dabei kam heraus, dass arbeitende Biogasanlage, die aufgrund nem Sternabstand, in dem Leben prinzipiell unter anderem niedrigere, gut gedämmte spezieller Verfahren besonders ertrag­ möglich ist. Bestärkt wird diese Annahme Gebäude mit viel Grün an der Fassade oder reiches und hochwertiges Biogas erzeugt. durch die Tatsache, dass Kepler-47c das im Garten zur Ver­besserung des Stadt- System mit einer Entfernung umkreist, klimas beitragen und ein Aufheizen der die etwa dem Abstand der Erde zur Sonne Städte verhindern können. entspricht. Pr e is t räg e r Fachgebietspreise Mathematik / Informatik Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Einladung zum CASTIC in China Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen Eduard-Rhein-Jugendpreis für Rundfunk-, Preis für originelle Mathematik (500 €) Fernseh- und Informationstechnik (1.500 €) Deutsche Mathematiker-Vereinigung e. V. EDUARD-RHEIN-STIFTUNG 71 75 Sa ar l a n d Thüringen Jessica Lackas (18), Saarlouis Christoph Freitag (18), Erfurt Max-Planck-Gymnasium, Saarlouis Till Wicher (18), Erfurt Sufjan Al-Arami (18), Weimar 12 Albert-Schweitzer-Gymnasium, Erfurt Das Spiel des Lebens Was Sterne verbindet Conways Labyrinth Gravitationssimulation von Mehr- Galaxien auf Kollisionskurs – körperproblemen und Entwicklung einer Scriptsprache zum Beschreiben gravitativer Konstellationen L a udat io 1970 erfand der Brite John Conway ein Die Jury war beeindruckt, dass die Jung- Gravius 2.0 nennt sich die Software, die faszinierendes mathematisches Spiel, das forscherin mit ihrem Ansatz zeigen konnte, Christoph Freitag, Till Wicher und Sufjan „Game of Life“. Dabei werden auf einem dass zwei ursprünglich völlig verschiedene Al-Arami entwickelt haben. Anwender schachbrettartigen Feld Zellen platziert, die Lösungswege für das Problem der optima- können damit Gravitationskräfte berechnen, den Zustand „lebendig“ oder „tot“ anneh- len Besetzung des Spielfelds durch Zellen die auf einen Körper wirken, der von einer men können. Jetzt beginnt das Spiel: Nach in ihrem mathematischen Kern äquivalent großen Zahl weiterer Körper umgeben ist. bestimmten, einfachen Regeln müssen sind. Dazu erweiterte sie die ursprüng­ Eine Problemstellung, die besonders in manche Zellen sterben, andere dürfen wei- lichen Spielregeln von Conway und zeigte, der Astronomie betrachtet wird. Mithilfe terleben oder werden sogar neu geboren. dass die neuen Spielregeln im Gegensatz eines eigens entwickelten, sogenannten Das Erstaun­liche: Im Laufe der Zeit bilden zum Original optimale Lösungen finden Scriptengines kann man beliebige Körper- sich komplexe, lebensähnliche Strukturen können. Die Arbeit eröffnet ein vielverspre- Konstellationen zum Ausgangspunkt einer auf dem Spielfeld. Jessica Lackas befasste chendes Feld für weitere Forschungen mit Simulation machen. Die Ergebnisse können sich in ihrer Arbeit mit einem beson­deren interessantem Anwendungspotenzial. dreidimensional dargestellt werden. Die Problem des „Game of Life“: Wie viele Software ist so intuitiv, dass Nutzer Szenen lebende Zellen passen maximal auf ein auch ohne informatisches und physikali­ Spielfeld bestimmter Größe, ohne sich ins sches Spezialwissen simulieren können. Gehege zu kommen? Um das beantworten Mit minimalen Änderungen, so die Jung­ zu können, schrieb sie eine Software, mit forscher, sei es zudem möglich, das der sich verschiedene Lösungsansätze Programm auch für die Kräfteberechnung vergleichen lassen. zwischen geladenen Teilchen zu nutzen. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. der angewandten Forschung e. V. der angewandten Forschung e. V. Preis für Informationstechnik (1.000 €) Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 64 Bremen 74 Sac h s e n - An h alt 67 N i e d e r s ac h s e n Aimeric Malter (15), Bremerhaven Jonas Frede (19), Magdeburg Hannes Riechert (18), Oldenburg Lloyd Gymnasium Bremerhaven Jan David Schneider (21), Magdeburg Jann Horn (18), Oldenburg Maik Sowinski (14), Bremen Dominik Ermel (20), Biederitz Cäcilienschule, Oldenburg Ökumenisches Gymnasium zu Bremen Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 13 Joshua Reiners (15), Bremen Altes Gymnasium, Bremen Mathe mit Brüchen Mathematische Symmetrie-Spiele Chaos unter Kontrolle FRACTRAN – eine simple universelle Platonische Körper als Projektionen Untersuchung und Kontrolle Programmiersprache kompakter Polyeder von chaotischem Verhalten am Doppelpendel Auf dem Papier sieht das Programm ziem­ In der Mathematik besitzen sie eine Das Doppelpendel zählt zu den Lieb­lings­ lich simpel aus: einfach eine Liste von Sonderstellung: Platonische Körper sind spielzeugen der Chaosforschung: Setzt Brüchen. Um es zu starten, überlegt man dreidimensionale geometrische Figuren, man es in Gang, verläuft seine Bewe­ sich einen ganzzahligen Startwert, den man die so symmetrisch sind, dass sie von gung völlig unberechenbar – das Pendel der Reihe nach mit jedem der Brüche auf allen Seiten gleich aussehen. Ein ein­faches schwingt hin und her, als wäre es ver­rückt der Liste multipliziert. Kommt irgendwann Beispiel dafür ist der Würfel. Jonas Frede, geworden. Hannes Riechert und Jann Horn wieder eine ganze Zahl heraus, startet das Jan David Schneider und Dominik Ermel waren davon so fasziniert, dass sie sich ihr Programm von vorn – diesmal mit der neu- haben sich mit zwei wesentlich komplex­ eigenes Doppelpendel konstruierten. Es en Zahl als Startwert. Aimeric Malter, Maik eren platonischen Körpern befasst: Dem besteht aus Metallstäben, die von Magnet- Sowinski und Joshua Reiners haben diese Ikosaeder, der zwölf Seitenflächen besitzt spulen in Bewegung versetzt werden. Der spezielle Software mithilfe der Program- und dem Dodekaeder, der zwanzig Seiten- Clou: Sensoren vermessen präzise die miersprache FRACTRAN entwickelt. Damit flächen besitzt. Um diese beiden Körper Pendelbewegung und die Messwerte gelang es den Jungforschern, einige be- mathe­matisch zu beschreiben, kann man werden in einen Computer eingespeist. kannte mathematische Sätze zu beweisen. den Computer zu Hilfe nehmen – allerdings Dort prognostiziert eine Software, ob das Darüber hinaus konnten sie einen neuen, braucht es dazu einen hohen Rechenauf- Pendel im Begriff ist, eine unerwünschte bis dato unbekannten Satz formulieren. wand. Die drei Nachwuchsmathematiker Bewegung auszuführen und steuert mit haben in ihrer Arbeit einen Weg skizziert, mag­netischen Kräften gegen. Dadurch wie sich die Berechnung vereinfachen und gelingt den Jungforschern eine regelrechte damit die Rechenzeit minimieren lässt. Chaoskontrolle: Sie können zum Beispiel vermeiden, dass sich das Pendel überschlägt. Pr e is t räg e r Fachgebietspreise Physik Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) Max-Planck-Gesellschaft Max-Planck-Gesellschaft Einladung zum 25th EU Contest for Young Scientists Europäische Kommission Europa-Preis für Teilnehmer am 25th EUCYS Deutsche Forschungsgemeinschaft 85 78 N i e d e r s ac h s e n Baden-Württemberg Daniel Pflüger (18), Lüneburg Marcel Neidinger (16), Lörrach Johanneum, Lüneburg Leonard Bauersfeld (15), Lörrach Hans-Thoma-Gymnasium, Lörrach 14 phaenovum Schülerforschungszentrum Lörrach-Dreiländereck Wasserspiele in Zeitlupe Hochwasser im Glas Vermessung von Der Kerzenlift Wasserwellen L a udat io Diese Zeitlupenaufnahmen faszinieren Die Jury war besonders beeindruckt von Es ist ein verblüffendes Experiment: Stülpt stets aufs Neue: Ein Tropfen fällt auf eine der Kombination aus Theorie und Praxis, man ein Wasserglas über ein brennendes spiegelglatte Wasseroberfläche. Dabei die der Jungforscher an den Tag legte. Die Teelicht, das in einer mit Wasser gefüllten verschwindet ein Teil des Tropfens im Was- komplexen theoretischen Berechnungen Untertasse schwimmt, so erlischt die ser, der Rest springt wieder heraus. Dem wurden ebenso elegant gelöst wie die Kerze nach einigen Sekunden aufgrund menschlichen Auge verborgen, wiederholt geschickte technische Realisierung seiner des mangelnden Sauerstoffs. So weit, so sich dieses Schauspiel mehrere Male inner- Idee. verständlich. Doch warum steigt nach dem halb von Sekundenbruchteilen. Um diesen Erlöschen der Wasserspiegel und damit die Prozess sichtbar zu machen, nutzt man in Kerze? Diese Frage haben Marcel Neidin­ der Regel Hochgeschwindigkeitskameras. ger und Leonard Bauersfeld detailliert Die aber sind teuer, weshalb sich Daniel untersucht. Sie dachten sich eine ausge- Pflüger ein günstigeres Verfahren einfallen feilte Versuchsanordnung aus, bei der sie ließ. Seine Methode nimmt nicht direkt das alle wichtigen Größen wie Temperatur und Auftreffen des Tropfens auf, sondern analy- Sauerstoffgehalt genau messen konnten. siert die Wasserwellen, die dabei entste- Dadurch stießen sie auf die Ursache des hen. Daniel Pflüger konnte erste Ansätze Phänomens: Der durch die Verbrennung zur Messung des komplexen Wasserspiels verschwundene Sauerstoff sorgt im Was- beim Tropfeneinschlag realisieren, indem er serglas für einen Unterdruck und lässt so die Höhe der Wellen mit Laser und Digital- den Wasserspiegel steigen. kamera präzise maß. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) Max-Planck-Gesellschaft Max-Planck-Gesellschaft Max-Planck-Gesellschaft Einladung zum Besuch im Einladung zum Besuch im Joint Research Centre, Ispra, Italien Joint Research Centre, Ispra, Italien Europäische Kommission, Europäische Kommission, Joint Research Centre (JRC) Joint Research Centre (JRC) Preis für Mobilfunk (500 €) Preis für Qualitätssicherung durch Informationszentrum Mobilfunk e. V. zerstörungsfreie Prüfung (500 €) Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e. V. 83 Hamburg 82 Bremen Lars Rokita (18), Hamburg Alexander Gadomski (21), Bremen Universität Hamburg Matteo Haupt (19), Bremen Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen 81 Br an d e n b u r g Niklas Kroh (21), Lebus IHP GmbH, Frankfurt (Oder) Florian Berthold (16), Frankfurt (Oder) Carl-Friedrich-Gauß-Gymnasium, Frankfurt (Oder) Pascal Berthold (16), Frankfurt (Oder) Carl-Friedrich-Gauß-Gymnasium, Frankfurt (Oder) HightechThermometer Wie schnell fliesst das Wasser? Die PlatinSparer Hochgenaue Temperaturmessung Messung von Mikrostrukturierte Elektroden mittels Laserinterferometrie Fließgeschwindigkeiten mithilfe für Brennstoffzellen der Laser-Doppler-Anemometrie Temperaturen präzise zu erfassen, ist alles Wie schnell fließt eine Flüssigkeit, etwa Brennstoffzellen gelten als vielversprechen- andere als einfach. Ein Quecksilber­thermo­ das Wasser im Flussbett oder das Blut in de Zukunftstechnologie unter anderem für meter beispielsweise kann nur bis auf ein den Adern? Um das festzustellen, gibt es umweltfreundliche Fahr­zeuge. Auf Basis Zehntelgrad genau messen. Lars Rokita ein raffiniertes Laserverfahren, die Laser- von Sauerstoff und Wasserstoff liefern sie strebte in seiner Arbeit einen deutlich Doppler-Anemometrie. Alexander Gadom- Wärme, Strom und als Abgas nichts weiter besseren Wert an und kons­truierte ein ski und Matteo Haupt ist es gelungen, als klima­neutralen Wasserdampf. Der hochgenaues Hightech-Thermometer. Das solch ein komplexes Messgerät selbst zu Nachteil der Brennstoffzellen ist allerdings, Prinzip: Auf der Oberfläche einer Flüssig- konstruieren. Mit einem Laser bündeln sie dass sie teures Platinmetall als Katalysator keit schwimmt ein Spiegel. Wird es ein Lichtstrahlen auf ein Röhrchen, durch das benötigen. Niklas Kroh sowie Florian und wenig wärmer, dehnt sich die Flüssigkeit die zu unter­suchende Flüssigkeit strömt. Pascal Berthold präsentieren in ihrer Arbeit aus, sodass sich der Spiegel leicht hebt. Ein Detektor nimmt das von der Flüssig- eine interessante Alternative: Mithilfe Diesen minimalen Aufwärtshub kann ein keit gestreute Licht auf und eine Software raffinierter Tricks haben sie es geschafft, raffi­niertes Lasersystem genauestens errechnet aus den Messwerten die Fließ- die Elektroden der Zelle extrem dünn mit erfassen. Mit der Methode gelang es dem geschwindigkeit. Als Anwendungsbeispiel Platin zu beschichten. Auf diesem Weg Jungforscher, Temperaturen bis auf fünf stellen sich die beiden Jungforscher vor, lassen sich fast 90 Prozent des kostspie­ Hunderttausendstelgrad genau zu messen. die Fließgeschwindigkeit eines Hochwas- ligen Materials einsparen. ser führenden Flusses zu messen, um die Zerstörungskraft des Wassers einzuschätzen – und womöglich Dämme und Deiche zu verstärken. Pr e is t räg e r 15 Fachgebietspreise Technik Bundessieg – 1. Preis (2.500 €) 2. Preis (2.000 €) Verein Deutscher Ingenieure e. V. Verein Deutscher Ingenieure e. V. Preis für Luft- und Raumfahrt (1.000 €) Preis für Robotik (1.000 €) Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 94 100 B ay e r n Maximilian Reif (18), Stadtbergen Dario Fiege (17), Kaufungen Albert-Schweitzer-Schule, Kassel Justus-von-Liebig-Gymnasium Neusäß 16 Hessen Dario Pranjkovic (19), Kassel Herderschule, Kassel Michael Stark (19), Mering Maria-Theresia-Gymnasium, Augsburg Julien Uta (18), Kassel Elisabeth-Knipping-Schule, Kassel Schülerforschungszentrum Nordhessen, Kassel Kollisionen erfolgreich verhindern Eine Hand für alle Fälle safecopter – der Quadrocopter mit Entwicklung und Konstruktion einer der virtuellen Knautschzone anpassungsfähigen Roboterhand L a udat io Maximilian Reif und Michael Stark haben Die Jury hat beeindruckt, wie die beiden Moderne 3-D-Drucker produzieren Werk- in ihrem Projekt einen Quadrocopter von Jungforscher die Aufgabe systematisch stücke in beliebigen Formen und Größen. Grund auf neu entworfen und gebaut. angegangen sind. Sie haben die Mechanik Doch noch fehlt es an kosten­günstigen Quadrocopter sind Luftfahrzeuge, die vier methodisch weiterentwickelt und aus­ Greifern, die so flexibel sind, dass sie die in einer Ebene angeordnete Propeller gefeilte Steuer- und Regelungskonzepte wechselnden Objekte fassen und abtrans- be­sitzen. Sie sind statisch instabil und des- in professioneller Weise implementiert. portieren können. Die Roboterhand von halb nur mit viel Elektronik und unterstüt- Die Funktionsfähigkeit des Quadrocopters Dario Fiege, Dario Pranjkovic und Julien zender Software flugfähig. Das Besondere wurde sehr eindrucksvoll demonstriert. Uta könnte hier Abhilfe schaffen. Sie hat des „safecopters” der Jungforscher ist die Durch das Projekt der Jungforscher wird pneumatisch gesteuerte Luftmuskeln und Software, die eigenständig vor Kollisionen das Fliegen mit Luftfahrzeugen jetzt ihre Finger bestehen aus mit Granulat und Pilotenfehlern schützt. Darüber hinaus sicherer. gefüllten Kondomen. Die Konstruktion der zeichnet sich das Fluggerät durch sein ge- Jungforscher ist steuerbar und verfügt über ringes Gewicht und die hohe Steifigkeit erstaunliche Greifeigenschaften. Sie arbei- aus. Einsatzmöglichkeiten für das beson­ tet nicht nur effizienter, sondern ist auch ders sichere Luftfahrzeug sehen die beiden deutlich kostengünstiger als kommerzielle Entwickler in der Luftbildfotografie oder bei Lösungen. der Inspektion von Windkraft- und Solaranlagen. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? 3. Preis (1.500 €) 4. Preis (1.000 €) 5. Preis (500 €) Verein Deutscher Ingenieure e. V. Verein Deutscher Ingenieure e. V. Verein Deutscher Ingenieure e. V. 93 108 Preis für Umwelttechnik (1.000 €) Deutsche Bundesstiftung Umwelt 95 B ay e r n Baden-Württemberg Thüringen Jonas Engelhard (17), Reichenschwand Niklas Fauth (15), Ottmarsheim Linn Bieske (19), Ilmenau Paul-Pfinzing-Gymnasium Hersbruck Friedrich-Schiller-Gymnasium, Marbach RWTH Aachen Kepler-Seminar für Naturwissenschaften, 17 Stuttgart Messgerät hilft Stromsparen Radioaktivität auf der Spur Schöne Zähne durch effizientere Therapie Effizienzsteigerung von Kläranlagen Geigerzähler für Jedermann – Smart Braces – der Weg zum durch Sedimentationsmessung Low-Cost-Radioaktivitätsmesser goldenen Lächeln in Kugelschreibergröße Einen Großteil des Stroms verbrauchen Eine geringe Radioaktivität in der Umwelt Zahnspangen gehören zum Alltag vieler Kläranlagen, wenn das Abwasser mit Sau- ist normal. Damit jeder natürliche radioak­ Kinder und Jugendlicher. Rund 60 Prozent erstoff angereichert wird. Dieser Vorgang tive Strahlung in seiner Umgebung messen tragen das unbeliebte Metallgestell mit ist notwendig, damit Bakterien Schmutz- kann, hat Niklas Fauth einen Low-Cost- der Hoffnung auf schöne Zähne. Doch stoffe chemisch zersetzen können. Bei be- Radioaktivitätsmesser gebaut. Seine An­­for- warum wird das gewünschte Ergebnis bei stimmten Wettersitua­tionen und gewissen derungen: Das Messgerät sollte einen manchen kieferorthopädischen Therapien Tageszeiten ist allerdings bereits genügend Materialpreis von 50 Euro nicht überschrei- nicht erreicht? Als Ursachen ermittelte Linn Sauerstoff im Abwasser vorhanden. In ten. Zudem sollte das Gerät möglichst klein Bieske geringe Tragezeiten sowie eine nicht diesem Fall kann das Einblasen von Luft sein und über eine hohe Empfindlichkeit optimale Kraftausübung der Klammer auf ausgesetzt und so Strom gespart werden. verfügen, dass sich damit auch Oberflächen- Kiefer und Zähne. Nach Ansicht der Jung- Voraus­setzung dafür ist jedoch eine genaue messungen durchführen lassen. Tatsächlich forscherin sind das vermeidbar Probleme. messtechnische Erfassung des Bakte­rien­­ ist dem Jungforscher die Entwicklung eines Sie entwickelte eine intelligente Zahn­ verhaltens. Zu diesem Zweck entwickelte voll funktionsfähigen Detektors gelungen, spange, die in der Lage ist, die auf die Jonas Engelhard in seinem Forschungs­ der all diese Anforderungen erfüllt. Mit Zähne ausgeübten Kräfte zu messen und projekt ein spezielles Messgerät, mit dem dem Messgerät ist es möglich, Alpha-, aufzuzeichnen. Auf Grundlage der Daten er Untersuchungen in der Kläranlage Hers­ Beta- und Gammastrahlung zu erfassen lassen sich tägliche Tragezeit und Therapie­ bruck bei Nürnberg durchführte. Dabei stell- sowie Alpha­spektren aufzunehmen. dauer optimieren. Der Druck auf die Zähne te er fest, dass beim Stromverbrauch ein kann gezielt eingestellt und kontrolliert Einsparpoten­zial von 4,5 Prozent besteht. werden. So können Therapien effizienter und schmerzfreier ablaufen. Pr e is t räg e r Sonderpreise Mathematik / Informatik Physik Bundessieg – Preis für eine außergewöhnliche Arbeit (3.000 €) Bundessieg – Preis für die (3.000 €) Bundespräsident Joachim Gauck Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel Einladung zum 25th EU Contest for Young Scientists Einladung zur „Expo-Sciences Europe 2013“ Europäische Kommission Deutsche UNESCO-Kommission e. V. Europa-Preis für Teilnehmer am 25th EUCYS Deutsche Forschungsgemeinschaft Konrad-Zuse-Jugendpreis für Informatik der EDUARD-RHEIN-STIFTUNG (1.500 €) EDUARD-RHEIN-STIFTUNG 60 79 B ay e r n B ay e r n Lennart Kleinwort (14), Zell Korbinian Urban (18), Lenggries Friedrich-Koenig-Gymnasium, Würzburg Gabriel von Seidl Gymnasium, Bad Tölz 18 Mathe auf dem Smartphone Eingefrorene Momente FreeGeo – dynamische Geometrie Kurzzeitfotografie mithilfe einer optimiert für Tablet-PCs und Flächenlichtschranke Smartphones L a udat io Smartphones und Tablet-Computer sind Die Jury war besonders beeindruckt vom Seine Fotos sind legendär: Um das Jahr mittlerweile weit verbreitet. Sie sind nicht schieren Umfang und der Stimmigkeit 1880 nahm Eadweard Muybridge Bildserien nur praktisch, weil portabel, sondern lassen des komplexen Gesamtsystems. Der Funk­- von galoppierenden Pferden und sprinten- sich dank ihrer berührungsempfindlichen tionsreichtum stellt so manches kom­ den Athleten auf – und gilt deshalb als Bildschirme auch komfortabel und intuitiv merzielles System in den Schatten und Pionier der Hochgeschwindigkeitsfotogra- bedienen. Genau diesen Umstand hat die Bedienung ist in vorbildlicher Weise fie. Korbinian Urban tritt nun mit seiner Lennart Kleinwort für seine Arbeit genutzt: an Tablet-Computer angepasst. Die Arbeit Arbeit in die Fußstapfen des berühmten Er schrieb eine Software, mit der sich geo- stellt gleichermaßen eine beeindruckende Engländers. Doch statt Fotofilm und Draht- metrische Figuren auf Smartphones und Ta- mathematische wie auch informatische auslöser nutzte er moderne Technologie blets darstellen und verändern lassen. Mit Leistung dar. für seine Aufnahmen. Das Prinzip: Ein dem Programm kann man Kreise bewegen, schnell nach unten fallendes Objekt löst drehen oder vergrößern, einfach indem eine Lichtschranke aus. Diese aktiviert ein man mit mehreren Fingern gleichzeitig über Blitzlicht, wodurch der Chip einer Digital- den Bildschirm streicht. Zudem lassen sich kamera belichtet wird. Mit seinem Aufbau im Freihandmodus geometrische Objekte gelangen Korbinian Urban eindrucksvolle auf das Display malen, die der Rechner Auf­nahmen von fallenden Wassertropfen anschließend automatisch zu einer vorhan- und zerspringenden Glasplatten. denen Figur hinzufügt. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? Biologie originellste Arbeit Bundessieg – Preis für die beste interdisziplinäre Arbeit (3.000 €) Bundesministerin für Bildung und Forschung Prof. Dr. Johanna Wanka in Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate 15 Baden-Württemberg Johannes Reinhart (17), Lörrach Hans-Thoma-Gymnasium, Lörrach phaenovum Schülerforschungszentrum 19 Lörrach-Dreiländereck Natural healing Pflanzliche Selbstheilung unter dem Mikroskop L a udat io L a udat io Die Jury beeindruckte insbesondere der Eine hauchdünne Wachsschicht schützt Der Jungforscher hat die Jury mit seiner originelle Ansatz des Jungforschers. Eine Blätter und Früchte vor Schäden und Aus- interdisziplinären Arbeit tief beeindruckt: flächige Lichtschranke ist höchst innovativ trocknung. Johannes Reinhart fand heraus, Die Kombination aus modernen bildgeben- und der hoch entwickelte Aufbau hinter dass Pflanzen diese nanoskopisch kleinen den Verfahren, einer kreativen biologischen diesem Trigger erlaubt außergewöhnliche Strukturen selbst reparieren können. Er Fragestellung und möglicher translationaler Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit entfernte das Wachs von Efeu, Orchideen Aspekte war sehr überzeugend. minimalem Aufwand. und anderen Zimmer­planzen und beobachtete unter dem Rasterkraft­mikroskop die Vorgänge an der geschädigten Blattober­ fläche. Seine Aufnahmen zeigen, dass die Schutzschichten je nach Pflanze in Dicke und Aufbau deutlich variieren. Auch unter­­scheidet sich die Frist, nach der die Pflanzen mit der Reparatur beginnen. Sonnen­einstrahlung wirkt sich hingegen bei allen Pflanzen gleichermaßen positiv auf eine schnelle Selbstheilung aus – denn so schützen sich die Pflanzen vor schäd­ licher UV-Strahlung. Pr e is t räg e r Sonderpreise Arbeitswelt Arbeitswelt Biologie Einladung zum Besuch im Einladung zum CASTIC in China Preis für Neurowissenschaften (500 €) Joint Research Centre, Ispra, Italien Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen Neurowissenschaftliche Gesellschaft e. V. 07 16 Europäische Kommission, Joint Research Centre (JRC) 03 20 Bremen N i e d e r s ac h s e n B ay e r n Jan Niklas Thielemann (18), Bremen Svea Marie Meyer (16), Sibbesse Laura Geyer (18), Innernzell Technisches Bildungszentrum Mitte, Andreanum, Hildesheim St.-Gotthard-Gymnasium, Niederalteich Bremen Tablette nicht vergessen Den Einbrechern auf der Spur Dressur im Aquarium Überwachte Tablettenbox Wie zuverlässig sind Farbensehen beim Goldfisch Zeugenaussagen? unter besonderer Beachtung der Tetrachromasie Das Ziel des Projekts von Jan Niklas Thiele­ Die Erfahrung eines Einbruchs brachte Wie ein Goldfisch aussieht, weiß jeder. mann ist es, Menschen bei der pünktlichen Svea Marie Meyer auf die Idee für ein Aber wer weiß schon, dass man Carassius und regelmäßigen Einnahme von Tabletten spannen­des Thema: Die Untersuchung auratus auratus auch dressieren kann? zu unterstützen. Hierzu hat der Jungfor- der Zuverlässigkeit von Zeugenaussagen. Laura Geyer tat dies mit roten Plastikhüt- scher eine Tablettenbox entwickelt, bei der Dazu führte sie eine Onlinestudie durch, chen, aus denen sie die Goldfische fütterte. das jeweilige Tablet­tenfach nur zu einer bei der den Teilnehmern zunächst ein Im Anschluss füllte sie auch anders farbige vorgegebenen Zeit „freigeschaltet” wird. Film mit einer Straftat gezeigt wurde. Hütchen mit Futter und testete, zu welchen Aufgrund von mechanischen Sperren bleibt Im Anschluss sollten sie versuchen, den die Fische schwimmen. Das Ergebnis: Die das Fach die restliche Zeit verschlossen. Täter wiederzuerkennen. Das Ergebnis Tiere bevorzugen den vertrauten roten Gesteuert wird die Box über einen Mikro­ der Auswertung: Die Wahrscheinlichkeit, Futterspender. In einem weiteren Versuch con­troller sowie über einen Fototransistor, dass der Täter wiedererkannt wird, liegt verwendete die Jungforscherin Hütchen, der das Öffnen der Fächer registriert. So bei gerade einmal 50 Prozent. Besonders die entweder mit Klarlack oder mit UV- kann auch die Information, ob die Tablette große Schwierigkeiten hatten die Proban- aktivem Lack überzogen waren. Sie konnte genommen wurde, auf einem Display den, wenn die Frisur des Täters auch nur zeigen, dass die Fische – im Gegensatz angezeigt werden. Um die Tablettenbox geringfügig verändert wurde. Brisant ist zum Menschen – die Lacke optisch unter- möglichst bedienerfreundlich zu gestalten, zudem, dass Vergleichspersonen, die die scheiden können. Der Grund: Sie haben werden viele Informationen – beispiels- gleiche Frisur hatten wie der Täter bei der im Auge nicht nur Sinneszellen für die drei weise Zeit und Datum – auto­matisch ein- Tat, sich besonders häufig einem falschen Grundfarben, sondern auch für UV-Licht. gestellt. Verdacht ausgesetzt sahen. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? Biologie Biologie Chemie Einladung zum Besuch im Einladung zur Nobelpreisverleihung Preis für die Verknüpfung von Joint Research Centre, Ispra, Italien in Stockholm Theorie und Praxis (1.000 €) Europäische Kommission, Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. 27 32 Joint Research Centre (JRC) 25 R h e in l a n d - Pfal z S ac h s e n B ay e r n Katharina Epe (18), Ingelheim Nora Liebmann (17), Leipzig Gabriel Salg (18), Weibersbrunn Sebastian-Münster-Gymnasium, Ingelheim Wilhelm-Ostwald-Gymnasium, Leipzig Hanns-Seidel-Gymnasium Hösbach 21 Vorsicht bei Antibiotika Fang den Keim Wenn Tumore leuchten Resistenzentwicklung von Entwicklung einer neuen Supramolekulare Wirt-Gast-Komplexe S.typhimurium gegen Nalidixinsäure molekularbiologischen Methode zum als Fluoreszenzmarker in der Nachweis pathogener Keime Tumordiagnostik und -therapie Die Aufgabe von Antibiotika ist es, Infek­ Nora Liebmann hat sich mit Analysemetho- Entscheidend bei Krebs ist die Früher­- tions­krankheiten zu bekämpfen. Nimmt den für gefährliche Keime beschäftigt und kenn­ung auch kleinster Tumore. Dabei man jedoch zu viele Antibiotika ein oder festgestellt, dass die gängigen Verfahren spielen Fluoreszenzfarbstoffe eine große gelangen sie beispielsweise über das entweder lange dauern oder kostspielig Rolle, denn sie können Krebszellen sichtbar Grund­wasser in den Körper, kann das zu sind. Auf der Suche nach einer günstigeren machen. Gabriel Salg hat einen Weg gefun- Resistenzen führen. Katharina Epe be­ Lösung experimen­tierte sie mit sogenann­ den, wie die Leuchtkraft dieser Farbstoffe schäftigte sich mit der Frage, welche ten Beads – winzigen magnetischen Teil­- verstärkt werden kann. Seine Idee war es, Fak­toren zur schnellen Resistenzbildung chen, die über Antikörper bestimmte Bak­ hierzu sogenannte Wirt-Gast-Komplexe zu führen. Um dies herauszufinden, studierte terien binden können. Die teuren Antiköper nutzen, die für diese Anwendung bislang sie exem­plarisch das Antibiotikum Nalidi- ersetzte die Jungforscherin durch Peptide, nicht erforscht wurden. Seine Experimente xinsäure und das Bakterium S.typhimurium. die E.coli-Bakterien einfangen. Die gebun- mit menschlichen Tumorzellen zeigten, dass Sie konnte zeigen, dass sehr große Anti­ denen Keime wies sie mit molekularbiologi- die Fluoreszenz mit seiner Methode um biotikakonzentrationen am schnellsten zu schen Verfahren nach. Ihre Peptid-Variante ein Vielfaches steigt und der Tumor besser einer Resistenz führen. Allerdings stieg ist preiswert und kann Keime schnell nach­ sichtbar wird. Nicht nur die Diagnose, son- die Resistenzrate auch schon bei kleinen weisen, auch wenn die Methode für den dern auch die Therapie von Krebs ließe sich Konzentrationen sowie bei der Kombina­- Einsatz in der Praxis noch empfindlicher verbessern, so der Jungforscher. Der Arzt tion von zwei Antibiotika. werden muss. könnte noch sicherer entscheiden, welches Gewebe entnommen werden muss. Pr e is t räg e r Sonderpreise Chemie Chemie Chemie Einladung zur „Expo-Sciences Einladung zum Besuch im Preis für Nachwachsende Rohstoffe Europe 2013“ in Abu Dhabi, Joint Research Centre, Ispra, Italien (1.500 €) Vereinigte Arabische Emirate Europäische Kommission, Bundesministerin für Ernährung, Deutsche UNESCO-Kommission e. V. Joint Research Centre (JRC) Landwirtschaft und Verbraucherschutz Ilse Aigner 35 Bremen 43 R h e in l a n d - Pfal z 46 Sac h s e n - An h alt Niklas Lefevre (17), Bremen Bernhard Freese (18), Mainz Christoph Griehl (15), Halle (Saale) Ökumenisches Gymnasium zu Bremen Frauenlob-Gymnasium, Mainz Georg-Cantor-Gymnasium, Halle (Saale) 22 Nichts als Sand Nachweis von Lactose Die Alge als Tankstelle Sand ist nicht gleich Sand – im Lactosefrei = frei von Lactose? Öl aus Algen – nur Utopie oder Produktionsprozess von Glas Eine analytische Überprüfung am machbare Vision? Beispiel von Hartkäse Die Industrie stellt Glas aus Sand her. Aller- Enthalten lactosefrei deklarierte Lebens­ Die Grünalge Botryococcus braunii erzeugt dings nutzt sie dafür meist nur bestimmte mittel wirklich keinen Milchzucker? Eine in ihren Zellen Öle und Fette, aus denen Sorten, die unterirdisch gewonnen werden, wichtige Frage für Menschen mit Lactose­ sich beispielsweise Biokraftstoffe herstel- was irreversible Schäden an Landschaft und intoleranz. Bernhard Freese wollte es len lassen. Allerdings sind Gewinnung und Naturhaushalt verursacht. Niklas Lefevre genau wissen und analysierte den Lactose­ Aufarbeitung der Algenöle sehr kostspielig. hat untersucht, ob sich Glas auch aus gehalt von Hartkäse. Dabei stellte er fest, Christoph Griehl wollte wissen, ob und wie preiswertem Sand schmelzen lässt, den es dass der Nachweis schwieriger ist als sich diese Kosten verringern lassen. Mit in Wüsten oder an Stränden im Überfluss erwartet. Andere Zuckerstoffe im Gouda seinen Versuchen konnte er zeigen, dass gibt. Bei Experimenten mit sechs verschie- verfälschen das Ergebnis, außerdem dürfen bereits bestimmte Lösemittel die Extrak- denen Sorten unterschiedlicher Herkunft auch in lactosefreien Produkten wie Hart- tion und chemische Umsetzung der Öle in – von Deutschland bis Namibia – kam er käse kleine Mengen Milchzucker enthalten Bio­diesel einfacher und billiger machen. zu der Erkenntnis, dass die Glasherstel- sein. Erfolg hatte der Jungforscher mit Den Durchbruch schaffte der Jungchemi­ker lung im Brennofen weit komplexer ist als einer Analysemethode, mit der normaler­ mit einem neuartigen Extraktor. Er kann gedacht und die Prozesse mit Tempera­tu­ weise der Lactosegehalt in Säften und die Algenöle in nur einem Prozessschritt ren bis 1 500° C viel Erfahrung erfordern. Gemüse gemessen wird. Es gelang ihm, abtrennen und sogar direkt verarbeiten, Dennoch gelang es ihm, aus vier verschie- dieses Verfahren so anzupassen, dass es ohne die Zellen zu zerstören. Die Arbeit denen Sandsorten glas­artiges Material zu auch für Käse genutzt werden kann. des Jungforschers schlägt bereits Wellen: erschmelzen, aus dem sich Scheiben oder Die ölproduzierenden Algen schafften es Flaschen herstellen lassen. in die „Sendung mit der Maus”. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? Chemie Mathematik/ Informatik Mathematik/ Informatik Preis für eine nachhaltige Entwicklung Preis für originelle Informatik (500 €) Preis für besonderen Nutzen der (1.000 €) Konrad-Zuse-Gesellschaft Informatik (1.500 €) Fonds der Chemischen Industrie 48 Thüringen Gesellschaft für Informatik e. V. 61 B ay e r n 69 N or d r h e i n - W e st fal e n Mauritz Halusa (16), Seoul, Südkorea Kevin Höllring (18), Nürnberg Martin Fabian Przibylla (15), Solingen Askar Alexander Kleefeldt (15), Friedrich-Alexander-Universität Yannick Julian Wiesner (15), Solingen Ginsheim-Gustavsburg Erlangen-Nürnberg August-Dicke-Schule, Solingen Deutsche Schule Seoul International, Südkorea Biofolien aus Kartoffeln Digitale Weltenbummler Welche Spinne ist das? Stärke statt Erdöl – Stärkefolien mit Sicherung von Daten mittels entwickelnde mobile Bestimmungs- duroplastischen Eigenschaften – ein Delokalisierung in Rechnernetzen zukunftsträchtiges Erfolgsmodell? bioSearcher – die sich selbst weiterplattform am Beispiel von Amöben und Regenwürmern als Indikator für Bodenökologie Die Herstellung von Biofolien ist das Ziel Sensible Computerdaten, die auf einem Auf dem Sonntagsspaziergang entdeckt von Mauritz Halusa und Askar Alexander bestimmten Rechner abgespeichert sind, man ein ungewöhnliches Spinnentier, das Kleefeldt, für das sie nachwachsende können nur schwer vor einem Angriff durch sein Netz in einen Busch gewebt hat. Doch Rohstoffe wie Kartoffelstärke nutzten. Da Hacker geschützt werden. Kevin Höllring um welche Art handelt es sich? Hier kann Stärke wasserlöslich und wenig stabil ist, fragte sich in seiner Forschungsarbeit, wie die neue Smartphone-App von Martin vernetzten die beiden Jungchemiker die man die Datensicherheit verbessern könn- Fabian Przibylla und Yannick Julian Wiesner Stärkemoleküle mit verschiedenen orga­ te: Wie wäre es, wenn man die geheimen helfen. „bioSearcher“, so heißt die Soft- nischen Carbonsäuren. Außerdem fügten Daten nicht an ein und derselben Stelle ware, basiert auf einer umfassenden sie Glyzerin hinzu, das geringe Mengen abspeichern würde, sondern sie ständig Datenbank. Der Nutzer muss nur einige Wasser bindet und die Mischung weich von einem Ort zum anderen umziehen Eigenschaften der zu bestimmenden macht. Sie erhielten Polymere, die selbst ließe? Die Daten würden dann zu digitalen Spezies eintippen, schon spuckt das Pro- bei hohen Temperaturen nicht schmelzen, Weltenbummlern, deren aktueller Ort nur gramm eine Liste von infrage kommenden die wasserbeständig und zugleich biolo- schwer von Hackern aufzuspüren wäre. Der Tierarten aus. Dabei ist bioSearcher nicht gisch abbaubar sind – ideal also für um­ Jungforscher spielte diese Idee in seiner nur auf Spinnen beschränkt. Denn da jeder weltverträgliche Biofolien. Wird die Stärke Arbeit durch und schrieb eine Software, die Nutzer selber neue Arten eingeben kann, durch Pektine ersetzt, so vermuten die zeigt, wie man eine solche „delokalisierte“ wächst die Datenbank mit der Zeit immer Jungforscher, lassen sich sogar wasser­ Datenspeicherung organisieren könnte. weiter. Zukünftig soll die App nicht nur für feste und noch dünnere Folien herstellen. Spaziergänger hilfreich sein, sondern ins­ besondere auch für Forscher. Pr e is t räg e r 23 Sonderpreise Physik Physik Physik Einladung zum International Stockholm Preis für Erneuerbare Energien (1.500 €) Einladung zum London International Junior Water Prize Bundesminister für Umwelt, Youth Science Forum Stockholm International Water Institute Naturschutz und Reaktorsicherheit Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen Peter Altmaier 77 24 Baden-Württemberg 84 M e c k l e n b u r g - V o r pom m e r n 86 N or d r h e i n - W e st fal e n Wolfgang Köbele (18), Nagold Liam Kreutschmann (18), Roggentin Valerie-Sophie Pittmann (19), Münster Dana Tran (16), Nagold Carlo Michael Maßmann (18), Rostock Gymnasium St. Mauritz, Münster Otto-Hahn-Gymnasium, Nagold Werkstattschule in Rostock Jugendforschungszentrum Schwarzwald-Schönbuch e. V., Nagold Der Umwelt zuliebe Lärmdämmung beim Windparkbau Ticken im Takt Impedanzspektroskopischer Sensor Luftblasen zur Rettung der Untersuchung der zur Ermittlung der optimalen Meeressäuger? Synchronisationsphänomene am Beispiel von mehreren Metronomen Waschleistung von Waschmaschinen In unserer modernen Welt soll Kleidung Windparks auf hoher See sollen künftig in Dem Musiker gibt das Metronom den Takt nach dem Waschen nicht nur sauber sein, großem Maßstab klimafreundlichen Strom an. Valerie-Sophie Pittmann hat es für ein sondern auch „porentief rein”. Das ist wohl erzeugen. Ihr Bau aber gefährdet Meeres- faszinierendes Experiment genutzt: Sie ein Grund, warum Menschen häufig zu säuger wie den Schweinswal, denn das montierte mehrere Metronome auf ein an viel Waschmittel in die Maschine füllen. Einrammen der meterdicken Pfeiler für die Rollen befestigtes bewegliches Brett. Dann Jedoch mit negativen Folgen für die Um- Windräder in den Meeresgrund ist so laut, startete die Jungforscherin die Metronome welt: Waschmittel belasten das Abwasser, dass die Tiere Hörschäden erleiden oder und registrierte mithilfe von Video- und zudem steigt der Wasserverbrauch beim orientierungslos werden können. Um das Audioanalysen, was geschah: Nach kurzer Nachspülen. Aus diesem Grund entwickel­ zu verhindern, wird während des Ram- Zeit synchronisierten sich die Metronome ten Wolfgang Köbele und Dana Tran ein mens ein Schleier aus Luftblasen erzeugt, gegenseitig und glichen ihre Taktschläge neues Sensorverfahren. Der Trick: Sie der die Geräusche reduzieren soll. Liam einander an. Grund hierfür ist das beweg- legen an die Waschlauge eine elek­trische Kreutschmann und Carlo Michael Maß- liche Brett, über das sich die hin- und her- Wechselspannung an. Daraus lässt sich mann haben präzise untersucht, wie dieser pendelnden Taktgeber gegenseitig Energie dank einer raffinierten Technik die optimale Blasenschleier beschaffen sein muss, um „zuschieben“. Ein ähnliches Phänomen wie Waschmittelkonzentration ermitteln – und das bestmögliche Ergebnis zu erzielen. bei einem Beifall klatschenden Publikum: zwar für alle möglichen Sorten von Wasch- In einer Wanne erzeugten sie mit Druck- Setzt der Applaus ein, ist er zunächst mitteln. Mittlerweile ist das Verfahren luft Luftblasen verschiedener Größe und asynchron. Erst nach einigen Sekunden bereits so ausgereift, dass die beiden Jung­ ermittelten jeweils die Schallausbreitung. geht das Klatschen in einen konstanten forscher ein Patent angemeldet haben. Das Ergebnis: Kleine Bläschen mindern den Rhythmus über. Lärm effektiver als große. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? Physik Physik Physik Preis für Naturwissenschaften und Preis für Naturwissenschaften und Einladung zum London International Technik (500 € pro Person) Technik (500 €) Youth Science Forum Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung Ernst A. C. Lange-Stiftung, Bremen 87 88 89 R h e in l a n d - Pfal z Sa ar l a n d S ac h s e n Jonas Witzenrath (16), Rödern Louisa Gerhard (14), Siersburg Sören Arlt (17), Meißen Christopher Seibel (16), Kirchberg Albert-Schweitzer-Gymnasium, Dillingen Sächsisches Landesgymnasium St. Afra, Meißen Herzog-Johann-Gymnasium, Simmern 25 Elektrisches Wasser Magische Filzstifte Astronomische Sonderlinge Der Kelvingenerator – Klebstofffreier Simulation der Dichte mit Wassertropfen Hochspannung Blitzverbund supersymmetrischer Dunkle Materie Kandidaten erzeugen Styropor, ein paar Konservendosen, eine Ein Klassenkamerad zeigte Louisa Gerhard Seit Jahrzehnten stehen die Astronomen Wasserflasche, ein Aquariumschlauch und einen scheinbar magischen Trick: Er nahm vor einem großen Rätsel: Warum drehen ein paar Kabel. Diese simplen Zutaten mehrere Filzstifte in seine Faust und schlug sich Galaxien wie unsere Milchstraße reichten Jonas Witzenrath und Christopher sie kräftig auf einen Tisch. Danach klebten relativ schnell um sich selbst, ohne dabei Seibel, um elektrische Hochspannung einige der Stifte wie von Zauberhand ziem- auseinanderzufliegen? Dahinter könnte, zu erzeugen. Das Prinzip: Wassertropfen lich fest aneinander. Die Jungforscherin war so die Vermutung, die „Dunkle Materie“ fallen an zwei unterschiedlichen Stellen beeindruckt, allerdings konnte ihr niemand stecken – eine unbekannte Materie­form, durch aufgeschnit­tene Konservendosen. erklären, wie dieser Trick funktioniert. Um die Galaxien zusammenhält wie ein un- Dabei beein­flussen sich die elektrischen das herauszufinden, baute sich die Jung­ sichtbarer Klebstoff. Sören Arlt ist einer der Ladungen im Wasser und im Konserven- forscherin einen raffinierten Versuchsstand: gängigsten Theorien zur Dunklen Materie blech gegenseitig so stark, dass sie sich Ein Gewicht fällt auf einen Stift herab und nachgegangen: Demnach könnte sie aus regelrecht hochschaukeln. Das Ergebnis ist treibt ihn in ein Bündel aus anderen Stiften. sogenannten supersymmetrischen Teilchen eine elektrische Spannung von mehreren Systematisch erkundete die Schülerin, bestehen, die für uns unsichtbar durchs tausend Volt! Diesen faszinierenden Pro- unter welchen Bedingungen der einzelne Weltall geistern und mit normaler Materie zess beobachteten die beiden Jung­forscher Stift mit den anderen verklebt. Das Resul- praktisch nicht reagieren. Der Jungforscher so genau, dass sie auch eine genaue tat: Ist die Wucht des Einschlags groß ge- hat in seiner Arbeit ausgerechnet, wie viele physikalische Erklärung fanden: Einige der nug, wird die Reibung zwischen den Stiften solcher Teilchen es ungefähr geben müsste Wassermoleküle im Strahl werden durch so hoch, dass ihre Kunststoffhüllen stark und welche Eigenschaften sie besitzen – das starke elek­trische Feld regelrecht erhitzen und miteinander verschmelzen. wichtige Informationen für die experimen- gespalten. telle Suche nach den Sonderlingen. Pr e is t räg e r Sonderpreise Physik Physik Physik Preis für Naturwissenschaften und Preis für mikroelektronische Preis für Umwelttechnik (500 €) Technik (500 € pro Person) Anwendungen (1.000 €) Deutsche Bundesstiftung Umwelt Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. 90 26 Sac h s e n - An h alt 91 Sc h l e s w i g - H o ls t e in 92 Sc h l e s w i g - H o ls t e in Lukas Gräfner (15), Oranienbaum-Wörlitz Jule Henrika Kuhn (15), Kiel Eva-Lena Stange (18), Kiel Lukas Höhne (16), Gräfenhainichen Jule Anna Caroline Stevens (15), Kiel Lasse Roth (18), Kiel Paul-Gerhardt-Gymnasium, Gräfenhainichen Anna Linnéa Hölterhoff (16), Kiel Philipp Schönhoff (18), Kiel Ricarda-Huch-Schule, Kiel Ricarda-Huch-Schule, Kiel Sichtbar radioaktiv Pulsmessen per Fingerauflegen Ruhe dank Antischall Selfmade-Diffusions-Nebelkammer Medizinische Untersuchung Lärmschutz durch Lärm ohne Nadelstich Radioaktivität ist, wenn auch in der Regel Wie lässt sich der Puls eines Menschen Lärmschutz – da fallen einem zunächst unbemerkt, allgegenwärtig: So erzeugt die präzise messen, und zwar einfach, kos­ten­­ jene hohen Wände an Eisenbahnstrecken kosmische Strahlung, die laufend die Erde günstig und unkompliziert? Jule Henrika und Autobahnen ein, mit denen sich der aus dem Weltall bombardiert, radioaktive Kuhn, Jule Anna Caroline Stevens und Krach deutlich dämpfen lässt. Eva-Lena Teilchen in der Atmosphäre. Doch wie lässt Anna Linnéa Hölterhoff hatten hierzu eine Stange, Lasse Roth und Philipp Schönhoff sich diese Radioaktivität ohne Zuhilfenahme zündende Idee: Schickt man Infrarotlicht verfolgten in ihrem Projekt eine andere kostspieliger Profi-Detektoren sichtbar in die Haut und analysiert das reflektierte Strategie: Sie setzten dem Lärm einen machen? Lukas Gräfner und Lukas Höhne Licht mit einem Sensor, müsste sich in ebenso lauten Lärm entgegen, sogenann- wollten dieses Ziel mit einfachs­ten Mitteln dem Signal der Pulsschlag abzeichnen. ten Antischall. Der Trick dabei: Die jewei- erreichen: Dafür konstruierten sie aus Bau- Daher bauten die Jungforscherinnen einen ligen Schallwellen von Lärm und Antilärm teilen wie Filz, Heizdraht, einem durchsich- Pulsmesser aus einem Infrarotsensor, können so verschoben werden, dass sie tigen Plastikeimer, einer Taschenlampe und einem Display und einem Mikrorechner. sich gegenseitig aus­löschen. Um das dem Boden einer Aluminium-Bratpfanne Das Gerät misst den Puls, indem ein Finger Konzept zu testen, bauten die Jungforscher eine Nebelkammer. Diese kann radioaktive auf den Sensor gelegt wird. Als Ergebnis eine Versuchsapparatur aus Lautsprechern, Teilchen als Spuren in einem künstlich zeigt der Bildschirm detaillierte Informa­ Mikrofon und Mikroprozessor. Und tat­ erzeugten Nebel sichtbar machen und so tionen über die Herzfrequenz an. sächlich gelang es ihnen, einen Ton zu das Phänomen der natürlichen Radioakti­ eliminie­ren – vorausgesetzt, der Zuhörer vität veranschaulichen. befand sich an einer bestimmten Position im Raum. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? Technik Technik Technik Preis für eine besondere technische Einladung zum Besuch im Preis für Biotechnologie (1.000 €) Leistung (500 €) Joint Research Centre, Ispra, Italien Fonds der Chemischen Industrie Heinz und Gisela Friederichs Stiftung Europäische Kommission, Joint Research Centre (JRC) Preis für eine besondere technische Leistung (1.500 €) Heinz und Gisela Friederichs Stiftung 98 Bremen 103 N or d r h e i n - W e st fal e n 104 N or d r h e i n - W e st fal e n Claas Ehmke (18), Bremen Fabian Duffhauss (17), Kempen Marvin Grotepaß (16), Langenfeld Marvin Hindmarsh (17), Bremen Patrick Pausch (18), Kempen Helmholtz-Gymnasium Hilden Marvin Meister (17), Bremen Luise-von-Duesberg-Gymnasium, Kempen 27 Kippenberg-Gymnasium, Bremen Kugeln sortieren mit System Von Insekten lernen Urbakterien mit Appetit auf Klimagase Konstruktion eines Roboters zur Entwicklung, Fertigung und Biogas aus der Steckdose Lösung der Teufelstonne Programmierung eines biologisch inspirierten Laufroboters Claas Ehmke, Marvin Hindmarsh und Fabian Duffhauss und Patrick Pausch haben Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht Marvin Meister haben ein Problem – sich sechsbeinigen Laufrobotern verschrie- klimaschädliches Kohlendioxid. Marvin nämlich eine ungelöste Teufelstonne, ein ben, die sie nach dem Vorbild von Insekten Grotepaß hat einen Weg gefunden, wie Geduldsspiel vergleichbar mit dem Rubik's bauen. In den vergangenen drei Jahren sich dieser Prozess umkehren lässt: Urbak­ Cube. Doch statt sich an der Umorganisa- analysierten sie bereits ihre Fortbewegung terien, sogenannte Archaeen, können CO2 tion der farbigen Kugeln selbst die Zähne und konstruierten Roboter mit Lego Mind­- und Wasserstoff in Methan verwandeln. auszubeißen, konstruierten die drei jungen storms und Fischertechnik. Bei der Umset- Aus einer dicht schließenden Tiefkühlbox Tüftler einen Roboter, der diese Aufgabe zung stießen sie aber auf große Probleme baute der Jungforscher eine Elektrolyse­ übernimmt. Dazu ermittelten sie mithilfe hinsichtlich Gewicht, Stabilität und elek- zelle mit einer für Wasserstoffionen durch­- der mathematischen Gruppentheorie sowie tronischer Steuerung. Daher nutzten die lässigen Membran. Wird CO2 in den Katho­ computergenerierter Zugfolgen zunächst Jungforscher für ihren aktuellen Roboter denraum einge­leitet, setzen die Einzeller den effizientesten Lösungsweg. Der Robo- keine Baukästen mehr, sondern eine CAD- das Klimagas mit den Protonen in Methan ter wird mithilfe eines 3-D-CAD-Programms Software für technische Zeichnungen so- um. Bei seinen Experimenten wurde dem nach funktionellen sowie ästhetischen wie Aluminiumbauteile. Und das mit Erfolg: Jung­forscher allerdings schnell klar, dass Gesichtspunkten gebaut. Anhand einer Ihr Laufroboter kann sich auf unebenem biologische Prozesse heikel sind. So muss- selbst entwickelten elektrischen Schal- Untergrund mit verschie­denen Gangarten te er bei seinen Experimenten beispiels- tung kann der Roboter die vom Computer sicher bewegen. Zusätzlich lässt er sich mit weise darauf achten, dass das CO2 frei von kommenden Befehle umsetzen und das einem Playstation 2-Gamepad fernsteuern, anderen, störenden Gasen ist und dass die Geduldsspiel mühelos lösen. anhand einer kleinen Funkkamera sogar Archaeen optimale Lebensbedingungen ohne direkten Sichtkontakt. haben. Pr e is t räg e r Sonderpreise Technik Preis für eine besondere technische Leistung (1.000 €) Jahresabonnements für Ausgewählte BundeswettBewerbsteilnehmer Heinz und Gisela Friederichs Stiftung Gestiftet von GEO 105 Auszeichnung der Jugend Forscht Schule 2013 R h e in l a n d - Pfal z Jan-Niklas Kohlhaas (19), Montabaur Mons-Tabor-Gymnasium, Montabaur 28 Preis der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland Innovative Fahrradbeleuchtung LED-Felgenlicht Jan-Niklas Kohlhaas setzte sich das Ziel, die Beleuchtung von Fahrrädern zu verbessern. Dafür entwickelte er ein Felgenlicht, bei dem zwölf weiße Leuchtdiodenpaare gleichmäßig in der Felge verteilt sind. Die Leuchtdioden werden durch einen Mikrocontroller so gesteuert, dass immer nur bestimmte Lichter in der Felge eingeschaltet werden. Dadurch wirkt es so, als würde Romain-Rolland-Gymnasium Berlin L a udat io Die Jury überzeugte die konsequente Ver­netzung des sprachlichen Profils mit naturwissenschaftlicher Förderung durch alle Jahrgangsstufen. Das Gymnasium nutzt ursprüngliche Aspekte des sprach­ lichen Schulprofils und kombiniert diese mit neuen Herausforderungen im MINTBereich. Dabei werden insbesondere auch beim Fahren ein Lichtbogen in der Felge die Mädchen angesprochen. schweben. Wei­tere sechs orange Leucht­ Das Kollegium trägt gemeinsam das schu­ dioden sind näher zur Felgenmitte montiert und blinken, wenn das Fahrrad steht. Gesteuert werden die Lichter über eine selbst entworfene Firmware. Das Ergeb­ nis ist ein LED-Felgenlicht, das durch seine gute Rundumsichtbarkeit und das auf­fällige Funktionsprinzip für mehr Sicherheit im Straßenverkehr sorgt. D e i n e Id e e l ä s s t d i c h n i c h t m e h r l o s ? li­sche Konzept. Eine langfristige Personalentwicklung bindet neu hinzukommende Lehrkräfte ein. Der Schulleiter nutzt kreativ alle Gestaltungsmöglichkeiten innerhalb der vorgegebenen Strukturen, um zeitliche und organisatorische Ressourcen zur opti­ malen Förderung im naturwissenschaft­ lichen Bereich bereit zu stellen. Helmholtz-Lehrerpreis für besonders engagierte Projektbetreuer Gestiftet von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren in Zusammenarbeit mit der Beckurts-Stiftung, der Stiftung Jugend forscht e. V. und dem Deutschen Verein zur Förderung des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts (MNU) Claudia Balster Dr. Ute Evers Robert Gegler-Tautz Gymnasium an der Hamburger Straße Gymnasium Harksheide, Norderstedt Maria von Linden-Gymnasium, Bremen Schleswig-Holstein Calw-Stammheim Baden-Württemberg 29 Dr. Christine Germer Alexandra Graf Anja Groth Selma-Lagerlöf-Gemeinschaftsschule Gymnasium Marktbreit Gymnasium Haus Overbach, Jülich Ahrensburg Bayern Nordrhein-Westfalen Prof. Dr. Uwe Klein Dr. Ilka Meyer Hohenstaufen-Gymnasium Eberbach Jugendforschungszentrum Herzog-Johann-Gymnasium, Simmern Baden-Württemberg Schwarzwald-Schönbuch e. V., Nagold Rheinland-Pfalz Schleswig-Holstein Matthias Markus Hauck Baden-Württemberg Susanne Schuster Stephanie Sprinz Torsten Stahl Schulzentrum Rudersberg Ludwig-Frank-Gymnasium Mannheim Musikbetonte Gesamtschule Paul Dessau Baden-Württemberg Baden-Württemberg Zeuthen Brandenburg Franz Wagner Nina Wietzel Grundschule Ingolstadt-Etting Staatliche Realschule Wassertrüdingen Bayern Bayern Bianka Woigk Katharina Wolpert Staatliche Fachoberschule und Max-von-Laue-Gymnasium, Koblenz Berufsoberschule Triesdorf Rheinland-Pfalz Bayern Pr e is t räg e r Notizen 30 Impressum Herausgeber Stiftung Jugend forscht e. V., Hamburg Bayer AG, Leverkusen Verantwortlich Dr. Daniel Giese, Stiftung Jugend forscht e. V. Redaktion und Koordination Michaela Hülß, Stiftung Jugend forscht e. V. Erstellung und Bearbeitung der Kurzfassungen Christa Friedl, Dr. Daniel Giese, Frank Grotelüschen, Dr. Andrea Gruß, Michaela Hülß, Jürgen Kraaz, Hans-Jörg Munke Gestaltung neuekoordinaten GmbH & Co. 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