Handyspiel zur Quantenphysik

Quantenphysik mit Katze: Das Würzburg-Dresdner Exzellenzcluster ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien geht in der Nachwuchsgewinnung ungewöhnliche Wege. Um Kinder und Jugendliche für das Thema Quantenphysik zu begeistern, entwickelt die Forschungsallianz ein unterhaltsames Mobile Game, das weltweit zum Einsatz kommen wird. In Anlehnung an ein populäres Gedankenexperiment der Quantenmechanik von Erwin Schrödinger begleiten die Spieler:innen „ihre“ Katze durch eine verrückte Quantenwelt und lösen dabei attraktive Denksporträtsel. Vor allem bei Mädchen soll auf diese Weise spielerisch Interesse für Studienoptionen im Bereich Mathematik, Informatik, Natur- und Technikwissenschaft (MINT) geweckt werden. Jetzt wurde dieses neuartige Projekt beim Ideenwettbewerb „Internationales Forschungsmarketing“ 2020 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit einem Preisgeld in Höhe von 100.000 Euro ausgezeichnet.

MINT-Lust statt Physik-Frust

Mit dem Handyspiel adressiert das Forschungscluster ct.qmat von Julius-Maximilians-Universität Würzburg und Technischer Universität Dresden eine sehr junge Zielgruppe, die sich deutlich außerhalb des Hochschulkontexts bewegt: „Die Kinder und Jugendlichen, die wir erreichen möchten, sind 11 bis 14 Jahre alt und damit etwa in der sechsten bis neunten Schulklasse. In dieser Zeit haben die meisten Schülerinnen und Schüler ihren ersten Physikunterricht. Aber viel zu wenige sind dauerhaft für das Fach zu begeistern und bleiben bis zum Abitur dabei. Mit Neugier und Experimentierfreude die Welt erforschen – das geht im eng getakteten Schulalltag leider oft verloren. Doch damit verliert die Physik zugleich ihre Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Quantenforscherinnen und Quantenforscher, sowie Nobelpreisträgerinnen und Nobelpreisträger von morgen“, erklärt der Würzburger Cluster-Sprecher Professor Ralph Claessen.

Quantenphysikerinnen gewinnen

„Der vielbeschworene Fachkräftemangel in Deutschland betrifft auch die Wissenschaft, vor allem die naturwissenschaftlichen Grundlagenfächer. Die Physik gehört zu den Disziplinen im MINT-Bereich mit einem besonders niedrigen Frauenanteil. Deshalb konzentrieren wir uns bei den Aktivitäten für die Suche nach den besten Köpfen weltweit vor allem auf junge Frauen. Hier setzt nicht zuletzt die Konzeption unseres zweisprachigen Mobile Games an“, ergänzt der Dresdner Cluster-Sprecher Professor Matthias Vojta.

Spannung, Spaß und „Coolness“-Faktor

Das Handyspiel soll Physik und speziell Quantenphysik als „coole Sache“ erlebbar machen und nebenbei Wissen transportieren, so das Ziel der Cluster-Wissenschaftler. Hierfür werden Forschungsinhalte in eine digitale Spielumgebung transformiert, wobei der Spaß im Mittelpunkt steht. Die Spielerinnen und Spieler tauchen ein in eine visuell ansprechende Quantenwelt mit ganz eigenen, merkwürdigen Gesetzmäßigkeiten. Sie lösen spannende Rätsel und personalisieren zugleich ihre sympathische Spielfigur. Freiwillig abrufbar sind populär aufbereitete Hintergrundinformationen – zum Beispiel zu „Schrödingers Katze“. Mit dem Tier in der Kiste, das lebendig und tot zugleich ist, schuf der Physiker und Wissenschaftstheoretiker Erwin Schrödinger 1935 ein viel zitiertes Sinnbild für den Grundsatz der Quantenmechanik: Objekte können sich zur gleichen Zeit in unterschiedlichen, sich eigentlich gegenseitig ausschließenden Zuständen befinden („Überlagerung“).

Die Entwicklung des Handyspiels zum Thema Quantenphysik wird von Mai 2021 bis September 2022 von der DFG gefördert. Der Preis für Internationales Forschungsmarketing wird im Kontext der „Research in Germany“-Initiative aus Sondermitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung finanziert. Der Ideenwettbewerb 2020 war die fünfte und vorerst letzte derartige Ausschreibungsrunde. Es wurden vier Projekte mit 100.000 Euro und vier Vorhaben mit 25.000 Euro ausgezeichnet.

Exzellenzcluster ct.qmat

Das Exzellenzcluster ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien  wird seit 2019 gemeinsam von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und der Technischen Universität (TU) Dresden getragen. Mehr als 250 Wissenschaftler:innen aus 33 Ländern und von vier Kontinenten erforschen topologische Quantenmaterialien, die unter extremen Bedingungen wie ultratiefen Temperaturen, hohem Druck oder starken Magnetfeldern überraschende Phänomene offenbaren. Gelingt es, diese besonderen Eigenschaften unter Alltagsbedingungen nutzbar zu machen, wird das die Basis für revolutionäre Quantenchips und neuartige technische Anwendungen sein. Das Exzellenzcluster wird im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert.