Vom Elementarteilchen bis zur Galaxis

Ein Student testet eine elektrische Leitung und eine Glühbirne.
Energie, Optik, Thermodynamik - nur einige Beispiele von Prinzipien der Natur, die die Physik in der Theorie und experimentell untersucht. Das Physikstudium qualifiziert Absolventen für vielseitige berufliche Tätigkeiten.
Foto: Hildenbrand

Physik studieren

Vom Elementarteilchen bis zur Galaxis

Die Physik ist ein weites Feld. Fast unendlich erscheinen einem auch die beruflichen Möglichkeiten rund um Naturphänomene, Materie, Energie sowie Raum und Zeit. Sowohl grundlegende als auch spezialisierte Studiengänge können in dieses Berufsfeld führen.

Das generalistische Bachelorstudium der Physik wird an rund 60 deutschen Hochschulen angeboten. „Die inhaltlichen Unterschiede sind dabei minimal“, erläutert Professor Dr. Gert Ingold, Vorstand „Bildung und wissenschaftlicher Nachwuchs“ bei der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG). „In der Regel werden dabei alle grundlegenden Bereiche der Experimentalphysik und der theoretischen Physik vermittelt. Auch Mathematik spielt eine große Rolle. Nebenfächer sind häufig Chemie und Informatik.“ (Von seinem Bachelorstudium Physik berichtet Maximilian Wolf in „Naturphänomenen auf die Schliche kommen“.)

Anders sieht es im Masterstudium aus: „Hier setzt eine stärkere Spezialisierung ein“, betont Gert Ingold: „Während viele Studienanfänger zunächst eher auf Themen schauen, die in der Schule spannend erscheinen – etwa den Bereich Astrophysik oder Elementarteilchenphysik –, entscheiden sich im Master einige für Bereiche, die beruflich mehr Perspektiven eröffnen. Dazu gehört zum Beispiel die Festkörperphysik, die unter anderem bei der Entwicklung von Festplatten relevant ist, aber auch bei der Entwicklung neuartiger Computer wie dem sogenannten Quantencomputer.“

Klassische Physik und interdisziplinäre Studiengänge

Prof. Dr. Gert Ingold

Foto: Klaus Satzinger-Viel

Interessierte können in Deutschland unter mehr als 500 Studiengängen im Bereich Physik wählen, listet studienwahl.de auf (Stand: April 2018). Neben dem klassischen Physikstudium gibt es interdisziplinär ausgerichtete Studiengänge, in denen die Physik mit anderen Fachbereichen verknüpft wird. „Dazu gehören etwa die Materialwissenschaften oder anwendungsorientierte Studiengänge wie Nanostrukturtechnik“, sagt der Verbandsexperte, der zudem an der Uni Augsburg lehrt. Weitere Beispiele sind die Astrophysik (Mehr über diesen Bereich erfährst du in „Ein Super-Teleskop entwickeln“.), die Biophysik, die Medizinische Physik oder die Geophysik.

Für alle, die stark anwendungsorientiert studieren möchten, kann das Studium an einer Fachhochschule beziehungsweise Hochschule für angewandte Wissenschaften interessant sein. „Sie decken mit Studiengängen wie ‚Optische Physik‘ oder ‚Laserphysik‘ den Bereich der physikalischen Technologien ab“, sagt er.

„Master wird erwartet“

Die Studienabschlüsse Bachelor und Master sind auch in der Physik inzwischen Standard. „Die Arbeitgeber in diesem Berufsbereich erwarten einen Masterabschluss“, weiß der Professor. „Die Promotion ist allerdings kein Muss, es sei denn, man möchte in der Forschung und Lehre tätig sein. Sie kann sich aber durchaus auch in der freien Wirtschaft als Plus erweisen, da sie die Fähigkeit unterstreicht, sich bei anspruchsvollen Themen durchbeißen zu können.“

Außerdem kann man Physik in Kombination mit anderen Fächern auf Lehramt studieren – entweder mit dem Abschluss Staatsexamen oder als Bachelor-/Masterstudium.

Als Problemlöser in vielen Bereichen gefragt

Welche Fähigkeiten sollten interessierte Abiturienten grundsätzlich für ein Physikstudium mitbringen? „Auf jeden Fall Freude am Knobeln und ein gewisses Durchhaltevermögen“, fasst der Experte zusammen. Auch mathematische Fähigkeiten und Englisch als Sprache der Wissenschaft sind unverzichtbar. Die ausgeprägte Fähigkeit, Probleme zu lösen, zeichne Physiker besonders aus. Sie wird im Studium weiterentwickelt.

„Absolventen eröffnen sich unterschiedliche Tätigkeitsfelder. Gefragt sind sie nicht nur in naheliegenden Bereichen wie der Informationstechnologie oder der Forschung im Allgemeinen, sondern beispielsweise auch in Unternehmensberatungen oder in der Politik“, erläutert Gert Ingold.

Die Fachkenntnisse von Physikern sind auch gefragt, wenn etwa physikalische Modelle bei Risikobewertungen im Finanzbereich benötigt werden. „Ich kenne einen Physikabsolventen, der sich zum Glockensachverständigen weitergebildet hat, er begutachtet nun also Kirchenglocken. Das ist natürlich ein Einzelfall, doch er verdeutlicht das Spektrum der Möglichkeiten im Bereich Physik“, sagt der Experte.

Mehr Infos

BERUFENET

Das Netzwerk für Berufe der Bundesagentur für Arbeit mit über 3.000 aktuellen Berufsbeschreibungen in Text und Bild (Suchworte: Physik, Physiker/in)

www.berufenet.arbeitsagentur.de

studienwahl.de

Infoportal der Stiftung für Hochschulzulassung in Kooperation mit der Bundesagentur für Arbeit. Hier kannst du im „finder“ nach Studiengängen in ganz Deutschland suchen. (Suchwort: Physik)

www.studienwahl.de

berufsfeld-info.de

Infoportal der Bundesagentur für Arbeit zu Ausbildung, Studium und Weiterbildung. Informationen zu passenden Studiengängen und -berufen findest du im Teilberufsfeld „Physik“.

www.berufsfeld-info.de/abi

BERUFE TV

Das Filmportal der Bundesagentur für Arbeit

www.berufe.tv

Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)

www.dpg-physik.de

„Welt der Physik“

Infoportal der DPG und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung

www.weltderphysik.de

Max-Planck-Institut für Physik (MPI)

www.mpp.mpg.de

 

Physik

Naturphänomenen auf die Schliche kommen

Im Physikstudium an der Universität Augsburg lernt Maximilian Wolf (22) die vielfältigen Grundlagen dieser Naturwissenschaft kennen. Auch Mathematik, Informatik und Elektrotechnik spielen in seinem Bachelorstudium eine Rolle.

Neugierig auf das, was die Welt im Innersten zusammenhält, entschied sich Maximilian Wolf nach dem Abitur für das grundlegende Physikstudium: „Man ist in jedem Moment im Alltag oder der Natur mit physikalischen Phänomenen konfrontiert. Es ist für mich faszinierend, diese nach und nach verstehen zu können.“

In den zulassungsfreien Studiengang konnte er sich direkt einschreiben. An der Universität Augsburg ist es außerdem möglich, Chemie und Informatik im Nebenfach zu belegen: „Ich habe mich für Informatik entschieden, damit ich den digitalen Anforderungen der Berufswelt gewachsen bin“, ergänzt der Student.

Experimentalphysik und theoretische Physik

Ein Porträtbild von Maximilian Wolf

Maximilian Wolf

Bild: privat

Das Studium behandelt insbesondere die beiden Hauptbereiche der Physik: Experimentalphysik und theoretische Physik. „In der Experimentalphysik geht es um die Untersuchung physikalischer Phänomene durch Versuche. Die analytische Beschreibung erfolgt wiederum in der theoretischen Physik. Hier werden alle Ergebnisse akribisch hergeleitet.“ In den ersten beiden Semestern spielt daher die Mathematik eine große Rolle.

Um von Anfang an gut zurechtzukommen, stehen den Studierenden zwei Hilfsangebote offen, erklärt Maximilian Wolf: „Wir können eine offene Mathematik- sowie Physiksprechstunde besuchen. Dort geben Tutoren Tipps und Hilfestellungen für das Bearbeiten der jeweiligen Übungsblätter. Das fand ich vor allem im ersten Semester in Mathe beim Thema Analysis hilfreich, da das Hochschulniveau doch eine große Umstellung gegenüber der Schulmathematik bedeutete.“

Weitere Studieninhalte sind Mechanik, Hydrodynamik, Thermodynamik, Elektrodynamik, Optik, Quantenmechanik, Festkörperphysik, Atomphysik, Kernphysik und statistische Physik. „Die Dozierenden beziehen dabei auch immer aktuelle Forschungsinhalte ein“, betont Maximilian Wolf, der inzwischen das sechste – und damit letzte – Semester erreicht hat.

Wie funktioniert ein Drehpendel?

Sein Wissen konnte der 22-Jährige in zwei hochschulinternen physikalischen Praktika anwenden. Für alle, die das Nebenfach Chemie gewählt haben, steht außerdem ein chemisches Praktikum an. Das Anfängerpraktikum in Physik findet im dritten und vierten Semester statt. „Dabei wird man in das Experimentieren, wissenschaftliche Arbeiten und Deuten der Messdaten eingeführt“, berichtet der Student. „Konkret geht es vor allem um grundlegende Versuche in Elektrik, Mechanik, Optik und Wärme. Wir haben zum Beispiel Versuche mit dem Drehpendel, das oft in Uhren verbaut ist, durchgeführt und die Schwingungsdauer gemessen.“

Im fünften Semester folgt das aufwendigere Fortgeschrittenenpraktikum an verschiedenen Lehrstühlen. „Hier werden teilweise konkrete technische Anwendungen behandelt. Wir lernten zum Beispiel die Rasterkraftmikroskopie kennen, also das Abrastern von Proben mit bis zu atomarer Auflösung, um Oberflächenstrukturen zu erfassen. In einem Versuch haben wir ein Eichgitter aufgezeichnet, worauf wir die Oberflächenstruktur einer CD abbilden und sehen konnten, wie die Daten beschrieben wurden.“

In der vorlesungsfreien Zeit zwischen dem fünften und sechsten Semester belegen die Physikstudierenden zudem ein einwöchiges Elektronikpraktikum, um etwa grundlegende Schaltungen zu verstehen, die in der Messtechnik angewendet werden.

Forschung oder freie Wirtschaft?

Für Maximilian Wolf war das Physikstudium die richtige Entscheidung – und er möchte diesen Weg weitergehen. „Im Wintersemester 2018/19 werde ich in Augsburg das Masterstudium in Physik aufnehmen. Langfristig gesehen bin ich noch unentschlossen, ob ich in der Forschung bleiben oder in die freie Wirtschaft gehen möchte. Aufgrund der Vielseitigkeit des Physikstudiums stehen mir viele Türen offen.“

 

 

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Ein Super-Teleskop entwickeln

Magdalena Lippa (29) leistet Spitzenforschung: Die wissenschaftliche Mitarbeiterin am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München entwickelt Instrumente für die Astronomie und schließt parallel ihre Promotion ab.

Ihre Doktorarbeit widmet Magdalena Lippa dem Thema „Interferometrie in der Astronomie“. „Dabei geht es um die Methode, mit mehreren Teleskopen gleichzeitig den Himmel zu beobachten, um eine bessere Auflösung zu erreichen als mit einzelnen Teleskopen“, erklärt sie.

An der technischen Entwicklung eines solchen Interferometers war sie selbst beteiligt: „Zusammen mit anderen europäischen Einrichtungen haben wir hier am MPE das Instrument ‚Gravity‘ gebaut“, erläutert die 29-Jährige: „Es kann die vier ‚Very Large Telescopes‘ in Chile zu einem Super-Teleskop kombinieren. Damit sind hochaufgelöste Beobachtungen vom Zentrum der Milchstraße möglich, das ein supermassives Schwarzes Loch beherbergt. Dort werden nun zum ersten Mal bestimmte Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie überprüft.“

Begeistert berichtet die wissenschaftliche Mitarbeiterin auch von einem anderen, parallel laufenden interferometrischen Projekt. Dabei untersuchte sie weit entfernte Galaxien auf ihre Bestandteile: „Ihr Licht war einige Milliarden Jahre lang zu uns unterwegs und gewährt dadurch nun einen Rückblick auf den frühen Zustand unseres Universums. In dieser Epoche war die kosmische Sternentstehung auf ihrem Höhepunkt und nimmt seitdem ab. Den damaligen Galaxienaufbau zu studieren, hilft uns dabei zu verstehen, wie es zu dieser Entwicklung kam.“

Wissbegierde als Triebfeder

Magdalena Lippa steht neben dem Instrument „Gravity“

Magdalena Lippa neben dem Instrument „Gravity“

Foto: privat

Magdalena Lippas Arbeitsalltag besteht unabhängig vom jeweiligen Projekt darin, Experimente mit optischen Messaufbauten im Labor durchzuführen oder den Himmel zu beobachten. „Beides erfordert im zweiten Schritt eine Datenanalyse am Computer, um die Messungen zu interpretieren. Die Ergebnisse werden anschließend auf Konferenzen und in Publikationen vorgestellt“, ergänzt sie.

Ihre „nie enden wollende Wissbegierde“ motiviert die Physikerin: „Die Erde ist ja nur ein kleiner Fleck im Universum. Der extraterrestrische Blick über unsere Erdkugel hinaus ermöglicht es uns, neue physikalische Phänomene zu ergründen. Dadurch wird nicht nur die menschliche Neugierde befriedigt, sondern manchmal lassen sich Erkenntnisse auf unser Erdenleben übertragen. Genauso können die technischen Entwicklungen der Astronomie für Himmelsbeobachtungen und andere Einsatzgebiete auf der Erde nützlich sein.“

Masterarbeit am Instrument „Gravity“

Mit ihrem Studium der Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München konnte Magdalena Lippa einer großen Leidenschaft nachgehen: „Schon als Kind wollte ich verstehen, wie alles funktioniert.“ Nach ihrem Bachelorabschluss führte sie ihr Masterstudium ans Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, wo sie ihre Abschlussarbeit über das Instrument „Gravity“ verfasste.

„Weil ich dieses Thema so spannend fand und es gerne komplett begleiten wollte, habe ich die Promotion am MPE direkt angeschlossen. Dadurch konnte ich einige Jahre lang Spitzenforschung in der Instrumentierung und Astronomie mitgestalten.“ Ihre Doktorarbeit hat sie kürzlich abgegeben. „Nun bereite ich mich gerade hauptsächlich auf deren Verteidigung vor und bin auf Jobsuche.“

Magdalena Lippa ist von neuen Technologien begeistert und möchte daher weiterhin Instrumente entwickeln, die zum Erkenntnisgewinn der Menschheit beitragen. „Im Moment interessiere ich mich besonders für den Luft- und Raumfahrtbereich, in dem genau das in vielen Bereichen erfolgt – mit Instrumenten beispielsweise für die Erdbeobachtung, die Klimaforschung oder die Planetensuche.“


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Stand: 28.01.2020