Physik Journal 5 / 2019

Wie kamen Sie damals zu McKinsey?

Durch Zufall. McKinsey hat im Institut für theoretische Physik der Uni Köln einen Workshop veranstaltet und Studierende aller Fachrichtungen eingeladen. Fasziniert hat mich, dass in der Unternehmensberatung Menschen aus Physik, Mathematik, Biologie, Chemie, BWL, Musik oder Philosophie zusammenarbeiten. Das fand ich so anregend, dass ich mich aus Neugierde beworben habe.

Und Sie sind lange geblieben…

Ursprünglich wollte ich mir nach zwei, drei Jahren etwas anderes suchen. Aber dann hat mir der Job so viel Freude gemacht, dass ich geblieben bin.
Würden Sie den Berufseinstieg über die Unternehmensberatung generell empfehlen?
Für jemanden, der allgemein an vielen Dingen interessiert ist und noch nicht genau weiß, was er machen möchte, bietet die Unternehmensberatung einen sehr guten Einstieg. Dort entwickelt man sich schnell weiter und lernt innerhalb kürzester Zeit sehr unterschiedliche Dinge.

Nämlich?

Problemlösen in der Praxis. Außerdem lernen junge Consultants früh unterschiedlich große Unternehmen der verschiedensten Branchen kennen – sei es Finanzwesen, Telekommunikation oder Hightech.

Wen haben Sie beraten?

Beispielsweise Telekommunikationsunternehmen in der ganzen Welt, aber auch SAP, Siemens, Venture Capital Funds oder Automobilhersteller.
2011 wurden Sie in den Vorstand der Telekom berufen. Was hat Sie daran gereizt?
Ich hatte schon vorher Jobs im Krisenmanagement bei der Deutschen Telekom übernommen. 2004 war beispielsweise ein großes IT-Projekt, bei dem es darum ging, ein System zur Auszahlung von Arbeitslosengeld zu entwickeln, auf einen kritischen Pfad geraten. Daraufhin hatte mich der damalige Vorstandsvorsitzende der Telekom angerufen. Ich bin ein sehr praktisch anpackender Mensch, deswegen hat es mich gereizt, auf Dauer Projekte durchzuführen statt nur Rat zu geben. Das kam aber nicht plötzlich, sondern hat sich über die Jahre entwickelt. 

War es für Sie von Vorteil, dass Sie die Telekom schon kannten?

(...)

Mittels der gerade im Hobby- und Bildungsbereich populären Mikrocontroller wie dem Arduino oder dem Raspberry Pi lassen sich auf sehr günstige und transparente Art Messwerte verschiedenster Sensoren erfassen und weiterverarbeiten (Infokasten). Sie können dadurch einen wertvollen Beitrag zur computer­gestützten Messwerterfassung im modernen Physikunterricht liefern. Die dabei erworbenen Kenntnisse kommen auch anderen kreativen Projekten in Schule, Schülerforschungswettbewerben oder Freizeit zugute, z. B. der Robotik oder Heim­automation.
Vor dem Einsatz von Mikrocontrollern im Physik­unterricht müssen die (angehenden) Lehrkräfte und auch Schülerinnen und Schüler allerdings zunächst die Grund­lagen  erlernen. Dies ist leider – trotz vieler guter Dokumentationen und einer zu Beginn recht steilen Lernkurve – oft eine zunächst komplexe und unübersichtliche Aufgabe. Sie kann zuweilen auch durch unbekannte Programmiersprachen und Hardwarekomponenten sowie eine Vielzahl potenzieller Fehlerquellen abschreckend und frustrierend wirken.

Vor dem Hintergrund dieser Herausforderung soll dieser Beitrag das Potenzial des Einsatzes von Mikrocontrollern wie dem Arduino im Physikunterricht sowie mögliche Schwierigkeiten erläutern. Um die Grundlagen der Programmierung an einfachen Projekten wie Temperatur-, Lichtstärke- und Abstandsmessungen zu lernen, bietet sich ein mit Studierenden und Lehrkräften sowie Schülerinnen und Schülern erprobtes Konzept an. (...)

 

Optische Fallen erlauben es, Objekte zu manipulieren, die deutlich kleiner sein können als die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts [1, 2]. Die dabei wirkenden Kräfte unterteilen sich in eine Streukraft, die aus dem Strahlungsdruck des Lichts resultiert, und eine Gradientenkraft. Während die Streukraft immer entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichts wirkt, hängt die Orientierung der Gradientenkraft vom Brechungsindex des Objekts und dem des umgebenden Mediums ab. In den meisten Experimenten besitzt das Objekt eine größere optische Dichte als das Medium. In diesem Fall zieht die Gradientenkraft das Objekt in den Bereich der höchsten Intensität.

Die wohl etabliertesten Arten von optischen Fallen sind die Zweistrahlfalle und die optische Pinzette (Abb. 1). Zwei gegenläufige und schwach fokussierte Laserstrahlen erzeugen eine Zweistrahlfalle. Während die Gradientenkraft das Partikel lateral auf der optischen Achse gefangen hält, gleichen sich die entgegengesetzten Streukräfte der beiden Laserstrahlen aus, sodass auch in der axialen Richtung eine Falle entsteht. Durch Ändern des Verhältnisses der Laserleistungen lässt sich das Partikel axial verschieben. Für eine optische Pinzette ist dagegen nur ein einziger, stark fokussierter Laserstrahl nötig, der einen enormen axialen Intensitätsgradienten aufweist. Daraus resultiert eine axiale Komponente der Gradientenkraft, die groß genug ist, um die Streukraft auszugleichen und das Teilchen entlang der optischen Achse zu fangen. Gleichzeitig zieht auch hier die laterale Komponente der Gradientenkraft das Partikel zum Strahlzentrum. Wird die Position des Fokus verändert, „folgt“ das gefangene Teilchen. Optische Pinzetten ermöglichen es somit, Partikel einzufangen und in allen drei Dimensionen zu bewegen. (...)

In Deutschland waren zu Beginn des letzten Jahres fast 240 000 PKW mit einem Hybridantrieb registriert. Der Zuspruch für diese Technik, bei der die kinetische Ener­gie des Fahrzeugs beim Bremsen in elektrische Ener­gie zurückgewandelt werden kann, hat sich aber erst in den letzten Jahren entwickelt, seit der Kraftstoffverbrauch beim Autofahren vermehrt im Fokus steht. Dabei gab es schon zu Beginn des automobilen Zeitalters die ersten Prototypen für Hybrid-PKW (Abb. oben). Zu einer ähnlichen Situation kommt es derzeit auch in der Beschleunigerphysik: Obwohl Maury Tigner bereits 1965 das Prinzip eines „Energy-Recovery Linac“ (ERL) vorgeschlagen hat [1], gingen Prototypen erst vor knapp 20 Jahren in Betrieb [2]. Ein Grund für die Renaissance der Idee ist der Wunsch nach immer höheren Intensitäten bei beschleunigergestützten Experimenten.

Spektakuläre Ergebnisse wie die Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider des CERN [3, 4] sind häufig erst möglich, wenn an einer durch die Ener­gie der beschleunigten Strahlen gesetzten Grenze, der „Energy frontier“, gearbeitet wird. Um diese Energiegrenze weiter nach oben zu verschieben – und beispielsweise nach Physik jenseits des Standardmodells zu suchen – sind Beschleuniger mit immer höheren Energien notwendig. Diese werden immer größer und sind nur noch durch eine weltweit koordinierte Anstrengung vieler Länder zu errichten, wobei Planung und Aufbau mehr als zehn Jahre benötigen. Auch der Betrieb dieser Anlagen ist aufwändig und teuer – und nicht dauerhaft von einer einzelnen Institution zu tragen. (...)