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Fußball unter dem Mikroskop

2. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart


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Die lange Nacht der Wissenschaft

Universität Stuttgart

7.7.2006

Für die Veranstaltung „Die lange Nacht der Wissenschaft“ der Universität Stuttgart am 7.7.2006 hat das 2. Physikalische Institut das Projekt „Fußball unter dem Mikroskop“ ins Leben gerufen. Unser Spielfeld kann mit ca. 100µm x 100µm (ungefähr die Dicke von 1-2 menschlichen Haaren) nicht mit der Größe von verschiedenen anderen veröffentlichten Spielfeldern konkurrieren, allerdings ist unser Fußballplatz auch tatsächlich bespielbar. Die Besucher können hier interaktiv einen 2,4µm durchmessenden „Ball“ lasergesteuert durch die beweglichen, gegnerischen Abwehrreihen manövrieren. Um dies etwas schwieriger zu gestalten, können die Abwehrspieler dem Benutzer den Ball in einem gewissen Aktionsradius auch abnehmen. Die obere Abbildung zeigt einen mikroskopischen Schnappschuss unseres Spielfelds.

In der Abbildung ist die Sicht auf ein halbes Spielfeld der Größe 100µm x 100µm durch ein Mikroskop gezeigt. Man sieht 2,4µm große Partikel in Wasser. Diese Teilchen können über fokussierte Laserstrahlen, sog. Optische Pinzetten, eingefangen und bewegt werden (helle Punkte). Die elf Gegenspieler sind ebenfalls durch gefangene Partikel, die von einem Ring von weiteren optischen Fallen umgeben sind, angedeutet. Der Spieler kann über einen PC bequem mit der Maus einen solchen Laserstrahl steuern und damit das „Ball-Partikel“ durch die sich bewegenden Gegenspieler bewegen. Die Fallen um die Gegenspieler können allerdings den Spielball wegschnappen. Das Ziel des Spiels ist daher, den Ball möglichst schnell, und ohne ihn zu verlieren, ins gegnerische Tor zu steuern.

Das aufgenommene Video zeigt einen solchen Spielzug. Bei diesem Film verhält es sich wie im richtigen Fußball: Was bei den Profis so leicht aussieht, stellt die Hobby-Kicker vor eine echte Herausforderung. Und für diese wurde dieses Projekt schließlich anlässlich der Veranstaltung „Die lange Nacht der Wissenschaft“ ins Leben gerufen. Die Besucher sollen sich dabei in der Disziplin des mikroskopischen Fußballs messen oder schon mal das Traumfinale Brasilien – Deutschland vorspielen können.

Obwohl es sich bei dem hier realisierten Fußballspiel um eine reine Spielerei handelt, haben optische Pinzetten, mit denen hier mikrometergroße Teilchen bewegt werden können, einen ernsthaften wissenschaftlichen Hintergrund. Diese Technik wird unter anderem in der Zellbiologie und Biotechnologie routinemäßig eingesetzt, um einzelne Zellen festzuhalten bzw. kontrolliert zu positionieren. An unserem Institut finden optische Pinzetten Verwendung im Zusammenhang mit der Untersuchung fundamentaler physikalischer Fragestellungen, die mit kolloidalen Teilchen modellhaft untersucht werden können.