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Dr. Cornelia Hofmann ist Physikerin. Jetzt geht sie vom Dresdner Campus ans University College nach London. CAZ-Autorin Marion N. Fiedler hat mit der Schweizerin (vor dem Corona-Lockdown) über coole Physik-Themen, die Länge einer Attosekunde und wie man sich als Frau in der „Männerdomäne“ behauptet gesprochen.

CAZ: Wann und wo haben Sie die Physik entdeckt?

Dr. Cornelia Hofmann: Ich war schon immer extrem neugierig und wollte einfach „hinter die Kulissen“ sehen, um zu verstehen, wie etwas funktioniert. So war die Physik einfach das ultimative Mittel zum Zweck für mich, und ist es noch immer.

CAZ: Was wollten Sie als Kind beruflich werden?

Dr. Cornelia Hofmann: Lehren und selber lernen sind eng miteinander verknüpft. Zuerst wollte ich daher Lehrerin für das Schuljahr eins bis sechs werden. Inzwischen unterrichte ich neben meiner Forschungsarbeit nun Studenten.

CAZ: Wo haben Sie studiert und wie haben Sie Ihr Studium aufgebaut?

Dr. Cornelia Hofmann: Ich habedurchgehend an der ETH Zürich studiert, gemeinsam mit wenig anderen Studentinnen. Das Bologna-System war dort so implementiert, dass man mit vielen obligatorischen Fächern als Grundstock begann. Dann durften wir uns von Jahr zu Jahr mehr Wahlpflichtfächer bzw. Wahlfächer auswählen. Meine Auswahl habe ich da immer nach dem Motto „Was interessiert mich am meisten?“ getroffen. Vor allem im Master, wo keine obligatorischen Fächer mehr vorgeschrieben waren, habe ich zum einen interessante Fächer aus verschiedenen Bereichen der Physik gewählt und gleichzeitig langsam einen Fokus auf das Thema Optik/Photonik/Laserphysik gelegt, schlicht weil ich diese Themen extrem cool fand.

CAZ: Und was war Ihr Lieblingsfach im Physikstudium?

Dr. Cornelia Hofmann: Laser-Matter Interactions. Dieses Fach hat mich schließlich auch zu meiner Masterarbeit und dann zu meinem Doktoratsthema gebracht. Ich war in der Vorlesung übrigens die einzige Frau.

CAZ: Wie haben Sie Ihre Doktorarbeit vorbereitet bzw. wie haben Sie sich während dieser Forschungsjahre organisiert?

Dr. Cornelia Hofmann: Man kann sich nicht wirklich vorbereiten, außer dass man sich ein gutes Umfeld aussuchen sollte. Gerade mit den Kollegen sollte man sich wohlfühlen. In der Forschungsgruppe gibt es idealerweise alle Hierarchie-Ebenen, also Prof, eventuell Senior Scientist, Postdoc und fortgeschrittene Doktoranden. So hat man auf verschiedenen Stufen Ansprechpersonen und diskutiert unterschiedliche Aspekte seiner täglichen Arbeit mit den verschiedenen Teammitgliedern. Die Arbeits- und Zeitorganisation ergibt sich damit aus dem Team heraus, und aufgrund der Kollaboration kommt man schneller voran.

CAZ: Was ist Ihr Forschungsziel?

Dr. Cornelia Hofmann: Mit unserer Forschung untersuchen wir, wie sich Elektronen extrem schnell bewegen, in Atomen, Molekülen, Halbleitern und unter verschiedensten Bedingungen. Experimente auf diesem Gebiet sind noch nicht sehr lange möglich, sodass wir noch viel Grundlagenarbeit betreiben. Aber unsere Erkenntnisse können dabei helfen, effizientere Photovoltaik-Zellen zu bauen, chemische Reaktionen zu beeinflussen, elektronische Bauteile von der klassischen in die Quantenwelt zu bringen und sie damit viel schneller zu machen oder neue Messmethoden zu entwickeln, um komplexe Strukturen, Materialien und Moleküle nicht nur statisch zu erfassen, sondern auch in ihrer Dynamik und Funktion zu verstehen.

CAZ: Was macht ein effektives Studium aus?

Dr. Cornelia Hofmann: Solange man auf ein Ziel hinarbeitet, das einen fasziniert, interessiert, packt und motiviert, kann man sich auch durch schwierige Aufgaben und Inhalte durchbeißen. Trotz der hohen Arbeitsbelastung sollte eine effiziente Studentin auch ausreichend Pausen machen und für einen Ausgleich von der Arbeit sorgen.

CAZ: Freizeit ist also wichtig für Sie?

Dr. Cornelia Hofmann: Oh ja. Ich habe immer viele verschiedene Freizeitaktivitäten nebenbei gehabt. Einfach ohne Ende nur zu „pauken“ ist nicht mein Ding. Ich spiele Musik oder singe in verschiedenen Formationen, Orchestern und Projekten, leite Kurse und Workshops zu allen möglichen Themen. Sehr gern treibe ich nebenbei Sport, erteile Nachhilfeunterricht und verschlinge zwischendurch Unmengen an Büchern.

CAZ: Was genau sind denn die Aufgaben einer theoretischen Physikerin?

Dr. Cornelia Hofmann: Als theoretische Physikerin liegt mein Fokus darauf, verschiedene mathematische Modelle zu entwickeln, um damit die Physik entweder in einem konkreten Experiment oder etwas allgemeiner in einem sonstigen interessanten Szenario zu beschreiben. Idealerweise kann mein Modell zum einen die Messungen im Experiment voraussagen und zum anderen auch erklären, warum die Resultate genauso herausgekommen sind. Das gelingt natürlich nicht immer. In diesem Fall versuche ich dann herauszufinden, welchen Aspekt eines Szenarios man noch nicht richtig verstanden hat und wie man den wohl besser beschreiben würde. Genau mit dieser „Fehlersuche“ können wir neue Physik entdecken und dazulernen. Die meisten dieser Rechnungen in meinem Forschungsgebiet sind zu kompliziert, um sie von Hand oder auch per Computer analytisch zu lösen. In diesem Fall entwickeln wir numerische Codes, um eine möglichst gute numerische Lösung zu finden.

CAZ: Als Wissenschaftlerin sehen Sie bzw. schreiben Sie viele Papers. Welche drei wichtigsten Kriterien sollte ein gutes Paper ausmachen?

Dr. Cornelia Hofmann: Die Figuren müssen so klar sein, dass man als Forscher aus dem gleichen Feld grundlegend verstehen kann, um was es geht, ohne den Text dazu lesen zu müssen. Auch muss der Text klar und direkt sein, darf die Methode nicht verschleiern und muss klar darlegen, wie man von den Daten auf die Schlussfolgerungen kommt. Ich bin auch nicht wirklich ein Fan von Papers, welche bei langen mathematischen Herleitungen Rechnungsschritte auslassen, oftmals mit Floskeln wie „it is easy toshow that …“ oder „using approach X we find“ – da muss man schon recht genau arbeiten! Selbstverständlich muss auch das eigentliche Resultat des Papers spannend sein, sonst nützt die beste Beschreibung nichts.

CAZ: Welchen Hinweis geben Sie dem Nachwuchs im Studium und Arbeitsfeld der Pyhsik?

Dr. Cornelia Hofmann: Sucht euch Themen, bei denen ihr richtig enthusiastisch werdet, wenn ihr davon sprecht. Dann habt ihr die nötige Motivation, euch durchzubeißen, auch wenn die Rechnungen mal nicht so aufgehen, wie man sich das erhofft hat. Das ist grundsätzlich der größte Unterschied vom Studium zur Forschung. Im Studium lernt man größtenteils Dinge, die andere bereits herausgefunden und bestätigt haben. In der Forschung muss und darf man dann eigene Ideen umsetzen, aber es führen leider nicht alle Forschungsprojekte zu einem Resultat. Nichtsdestotrotz sollte man vieles ausprobieren. Und eines noch: Lasst euch von Widerstand nicht einschüchtern – es macht dennoch sehr viel Spaß, ständig an etwas zu tüfteln, immer wieder Neues herauszufinden, dazuzulernen. Vieles fügt sich später allein durch euer Probieren. Ich habe noch einen Hinweis für Studentinnen: Sofern ihr auf eine Forschungsgruppe stoßt, in der noch keine Frau dabei ist, lohnt es sich, die Teamstimmung vor Beitritt genauer anzuschauen.

CAZ: Woran haben Sie in Dresden gearbeitet?

Dr. Cornelia Hofmann: Ich habe von 2017 bis 2019 als Postdoc am Max-Planck-Institut für Physikkomplexer Systeme in Dresden geforscht. Mein Forschungsgebiet ist die Attosekunden-/Starkfeldphysik. Um den Begriff des Starkfelds zu erklären: Wir benutzen elektrische Felder, die so stark sind, dass sie mit der Coulomb-Anziehung eines Atomkerns mit einem gebundenen Elektron konkurrieren können. Wir befassen uns in erster Linie mit der Dynamik von Elektronen in dieser Extremsituation und studieren also deren Bewegung im gebundenen Grundzustand, in angeregten Zuständen sowie Ionisationsprozesse, in denen die Elektronen vom starken Feld aus dem Atom herausgelöst werden. Somit entsteht ein positiv geladenes Ion und ein negativ geladenes Elektron fliegt davon.

CAZ: Vermutlich wissen nicht alle CAZ-Leser, was eine Attosekunde ist. Können Sie kurz erklären, wie lange eine Attosekunde dauert?

Dr. Cornelia Hofmann: Die eben beschriebenen Prozesse passieren ultraschnell, auf der Zeitskala von Attosekunden. Eine Attosekunde ist nur 10-18 Sekunden kurz. Oder, das ist selbst für die Vorstellungskraft eines Physikers herausfordernd, ein Millionstel von einem Millionstel von einem Millionstel von einer Sekunde. Aber ich denke immer an den Vergleich mit unserem Universum, welches ungefähr 13,8 Milliarden Jahre alt ist. Dies entspricht 0.4*1018 Sekunden. Das heißt also, dass das Verhältnis von einer Attosekunde zu einer Sekunde gleich ist wie das Verhältnis von einer Sekunde zum Alter unseres Universums. Wir machen also kurzum die schnellsten Experimente der Welt, was die Zeitauflösung betrifft – [Sie fügt lachend an] nicht unbedingt die Durchführung.

CAZ: Was gefällt Ihnen an Dresden?

Dr. Cornelia Hofmann: Ich sage immer, Dresden ist eine gute Stadt für ein „Landei“ wie mich. Ich genieße zum einen die vielen Vorzüge der städtischen Infrastruktur, zum Beispiel die guten Anbindungen im öffentlichen Verkehr, aber auch die spannenden Kultur- und Sportangebote. Und trotzdem hat die Stadt sehr viel Platz, viele Grünflächen, auf mich wirkt sie sehr entspannt.

CAZ: Und was erwartet Sie in London?

Dr. Cornelia Hofmann: Ich forsche weiterhin an einem ähnlichen Projekt, am University College London. Der Hauptunterschied ist nicht unbedingt meine tägliche Arbeit, sondern dass ich für zwei Jahre mein eigenes Forschungsprojekt mit meinem eigenen Forschungsgeld habe. Aber ich bin weiterhin Teil in einer Forschungsgruppe und arbeite mit meinen neuen Kollegen zusammen.

Interview: Marion N. Fiedler
Foto: privat

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