Andreas Küttel: Astrophysik mit dem James Webb-Weltraumteleskop

Seit 2022 liefert das James Webb-Weltraumteleskop Bilder aus den unendlichen Weiten des Weltraums. Dahinter stecken über 20 Jahre Entwicklungsarbeit von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen aus aller Welt, einschliesslich eines Schweizer Teams. Dank neuen Ideen und Technologien ist das James Webb-Teleskop das fortschrittlichste Weltraumteleskop, das es heute gibt.

Der Vortrag beschäftigt sich mit den Fragen:

• Wie funktioniert dieses Teleskop, und warum transportiert man überhaupt Teleskope in den Weltraum?
• Worin unterscheidet sich das James Webb-Teleskop von anderen Weltraumteleskopen?
• Welche kosmischen Objekte werden mit diesem Teleskop erforscht, und welche Art von Strahlung wird dazu vom James Webb-Teleskop aufgefangen?

Zielgruppe
Der Vortrag steht allen interessierten Schülern und Schülerinnen der Kantonsschule Baden offen.

Veranstalter
ETH Youth Academy Kantonsschule Baden

Wann und wo?
Montag, 25. September 2023, 16:15–18:15 Uhr Kantonsschule Baden, Zimmer 7116

Armin Barth: Einführung in die Kryptographie

Heute, im Zeitalter des Internets, ist Geheimhaltung gefragter denn je. Wer online Zahlungen ausführt, wer auf irgendwelchen Internetplattformen gegen Angabe der Kreditkartennummer einkauft, vertraut darauf, dass die sensiblen, persönlichen Daten abhörsicher übermittelt werden. Obwohl es absolute Sicherheit nicht gibt, ist dieses Vertrauen doch berechtigt, denn die Verschlüsselung, die im Hintergrund abläuft, gehört zum Raffiniertesten, was sich menschliche Gehirne je ausgedacht haben. Während alle früheren Verschlüsselungen vor allem darum so anfällig waren, weil beide kommunizierenden Partner den Schlüssel austauschen mussten und damit Gefahr liefen, abgehört zu werden, basieren die meisten modernen Verschlüsselungsverfahren darauf, dass der Schlüssel öffentlich und allen Menschen zugänglich ist.

In diesem Vortrag lernen wir verschiedene Verfahren kennen, die im Laufe der Geschichte benutzt wurden, um Nachrichten zu verstecken oder zu verschlüsseln, und wir fragen uns, wie sicher diese Verfahren sind und ob und wie man allenfalls codierte Nachrichten entschlüsseln kann. Den Abschluss bildet eine Einführung in die heute gängigen kryptographischen Verfahren, die auf moderner Mathematik basieren und die bis zum heutigen Tag als sicher gelten.

Zielgruppe
Der Vortrag steht allen interessierten Schülern und Schülerinnen der Kantonsschule Baden offen.

Veranstalter
ETH Youth Academy Kantonsschule Baden

Wann und wo?
Dienstag, 12. September 2023, 16:15–17:30 Uhr Kantonsschule Baden, Zimmer 1304

Dr. Lauryna Lötscher: Vom Doppelspalt zum Quantencomputer – Teil 2: Wie kann man Quantencomputer heute bauen – und durch welche besonderen Leistungen zeichnen sie sich aus? In diesem Vortrag geht es darum, auf welche Weise quantenphysikalische Eigenschaften wie Superposition und Verschränkung zum Bau von Quantencomputern genutzt werden können und welche besonderen Leistungen von Quantencomputern erwartet werden.

Was können sie, was herkömmliche Computer prinzipiell nicht können? Und wie weit ist man bis jetzt mit der Realisierung solcher Computer?

Die ETH Zürich forscht zu mehreren technischen Ansätzen, Quantencomputer mithilfe von Ionenfallen oder mit supraleitenden Bauteilen zu realisieren. Diese Ansätze werden in diesem Vortrag gut verständlich dargestellt. Anschliessend wird erläutert, worin sich Qbits von normalen Bits unterscheiden – und welches Potential in Quantencomputern steckt.

Diese Unterrichtseinheit wurde an der ETH Zürich vom MINT-Lernzentrum in Zusammenarbeit mit dem Departement für Physik und dem QSIT-Projekt entwickelt.

Wann und wo?
Montag, 3. April 2023, 17:15–19:15 Uhr
Kantonsschule Baden, Zimmer 2101

Unser Planet verdankt seinen Namen «der blaue Planet» den grossen Wasservorkommen auf der Erde. Doch woher kommt es und wie beeinflusst es unser Klima?

Im Mittelpunkt dieses Vortrags stehen die folgenden Fragen:

– Woher stammt das Wasser auf der Erde?

– Wie entsteht der Golfstrom?

– Was treibt die globalen Meeresströmungen an?

– Wie verhält sich der Meeresspiegel, wenn Land- oder Schelfeis schmilzt?

Wann und wo?
Donnerstag, 23. März 2023, 16:15–18:15 Uhr
Kantonsschule Baden, Zimmer 7022

Dmitri Nikolenkov: Problemlösungsstrategien in der Mathematik

Wie packe ich am besten Matheprobleme an? Manchmal ist der Mathematikunterricht geprägt von Routineaufgaben verschiedenen Typs. Erkennt man den Typ, so ist mehr oder weniger klar, wie der Lösungsweg gestaltet werden muss. Dagegen stellen sich in der Praxis sehr oft Probleme, bei denen überhaupt nicht klar ist, wie man sie anpacken soll. Da sind gute Ideen und Strategien gefragt, Versuche können scheitern, andere zu überraschend schönen Einsichten führen.

In diesem Vortrag soll das Problemlösen selbst in den Fokus gerückt werden. Was für Strategien können helfen, bei einem offenen Problem auf einen vielversprechenden Lösungsweg zu kommen? Welche Methoden sind besonders typisch für die Mathematik und daher immer wieder anzutreffen, an der Hochschule noch mehr als am Gymnasium? Das Lernziel dieses Vortrags besteht also darin, dass die Teilnehmer darin unterstützt werden, bei offenen Problemen erfolgversprechende Strategien zu wählen.

Wir werden zahlreiche attraktive Problemstellungen untersuchen und uns beim Lösen immer wieder selber über die Schulter schauen, um besonders erfolgversprechende Problemlösungsstrategien zu identi- fizieren. Die Aufgaben sind dabei so gehalten, dass nur geringe fach- liche Vorkenntnisse nötig sind. Die Kenntnisse, die Sie beim Eintritt ins Kurzzeitgymnasium mitbringen, reichen völlig aus.

Wenn es Sie also reizt, sich spannenden Problemen zu stellen, zu kno- beln, Wege auszuprobieren und zu verwerfen, und schöne Lösungen zu geniessen, und wenn es Sie gleichermassen reizt, dabei Strategien zu lernen, die Ihnen auch später immer wieder dienlich sein werden, dann sind Sie in diesem Vortrag genau richtig.

Zielgruppe
Der Vortrag steht allen interessierten Schülern und Schülerinnen der Kantonsschule Baden offen.

Veranstalter
ETH Youth Academy Kantonsschule Baden

Wann und wo?
Montag, 6. März 2023, 16:15–18:15 Uhr Kantonsschule Baden, Zimmer 1302

Adrian Zwyssig: Chemie des Klimawandels

In diesem Vortrag geht es um den Einfluss der Atmosphäre auf die Strahlungsbilanz der Erde. Der natürliche und auch der anthropogene Treibhauseffekt kommen dadurch zustande, dass unsere Atmosphäre infrarote Strahlung von der Erde absorbiert und diese teilweise auf die Erde zurückstrahlt. Auf diese Weise erhöhen sich die Temperaturen auf der Erde. Dabei ist das Zusammenspiel von Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf besonders wichtig, das den Effekt der Erhöhung der Kohlenstoffdioxidkonzentration um ein Vielfaches verstärkt.

In diesem Vortrag wird der natürliche Kohlenstoffkreislauf vorgestellt sowie die Quellen und das Ausmass der anthropogenen Kohlenstoffdioxid-Emissionen erklärt. Zur Vertiefung wird dargestellt, wie sich verschiedene Argumente von Leugnern des Klimawandels durch empirische Belege wie Messreihen entkräften lassen.

Wann und wo?
Dienstag, 21. Februar 2023, 16:15–18:15 Uhr

Christina Skirgaila: Wie reagieren Pflanzen auf klimatische Veränderungen?

Im Mittelpunkt dieses Vortrags stehen die folgenden
Fragen:
– Welche Faktoren beeinflussen das Wachstum von Pflanzen?
– Wie reagieren Pflanzen auf unterschiedliche klimatische Bedingungen?
– Wie können wir mithilfe von Baumscheiben das Klima vergangener Zeiten rekonstruieren?
– Welchen Einfluss hat der Klimawandel auf unsere
Wälder - und wie können wir diese Zusammenhänge untersuchen?
– Welche Baumarten werden in Zukunft in der Schweiz wachsen können?

Wann und wo?
Montag, 23. Januar 2023, 16:15–18:15 Uhr
Kantonsschule Baden, Zimmer 7102

Vortrag von Herbert Rubin (ETH): Vom Doppelspalt zum Quantencomputer I

In diesem Vortrag geht es um die zentralen Konzepte der Quantenphysik, die dem Bau von Quantencomputern zugrunde liegen. Zuerst wird diskutiert, welche Eigenschaften des Lichts mit dem Wellen- oder dem Teilchenmodell erklärt werden können (z. B. Interferenz, photoelektrischer Effekt). Anschliessend wird erklärt, welche Gründe für die Annahme einer Wellennatur der Materie sprechen (z. B. Interferenz am Doppelspalt).
Auf dieser Grundlage werden die quantenphysikalischen Konzepte der Unbestimmtheit, der Superposition und der Verschränkung erläutert.