Kasseler Mathe-Talente tüfteln an Impfplänen und Energienetzen

Während andere junge Erwachsene in den Sommerferien die Füße hochlegen, sitzen Fiona Knieper und Viktor Löwen vor mathematischen Formeln und Gleichungen. In der Reinhardswaldschule haben die Schülerin und der Schüler aus Kassel in der vergangenen Woche an der „Mathematischen Modellierungswoche“ teilgenommen – zusammen mit 34 weiteren Mathe-Talenten aus Hessen und den angrenzenden Bundesländern. Eine Woche lang haben sich die jungen Mathematiker in insgesamt sieben Gruppen mit mathematischen Fragestellungen aus der realen Welt beschäftigt und gezeigt, dass sich auch komplexe Probleme mit einem klaren Kopf und präzisem Denken lösen lassen.

Fiona Knieper von der Georg-Christoph-Lichtenberg-Schule hat an einer Problemstellung gearbeitet, die spätestens seit der Corona-Pandemie weltweite Bedeutung hat: Impfstrategien. Gemeinsam mit ihrer Gruppe hat sie untersucht, welche Parameter nötig sind, um die Ausbreitung eines Virus mathematisch vorhersagen zu können – und wie man daraus möglichst effektive Impfpläne für zukünftige Pandemien entwickeln kann. Im Mittelpunkt standen dabei Faktoren wie die Ansteckungsrate, die Inkubationszeit oder der Anteil bereits immunisierter Personen. Mithilfe von Grafiken haben die jungen Mathematiker analysiert, welchen Einfluss einzelne Parameter auf die Sterberate haben – und wie sich daraus frühzeitig Maßnahmen treffen lassen.

„Am schwierigsten war das Programmieren von Grafiken mithilfe von Formeln. Niemand aus meiner Gruppe hatte sich zuvor damit beschäftigt“, beschreibt die 18-Jährige die größte Herausforderung der vergangenen Woche. Auch die Entscheidung, welche Parameter interessant sind, fiel der Impf-Gruppe nicht allzu leicht.

Weniger medizinisch, aber nicht weniger zukunftsrelevant war das Projekt von Viktor Löwen, Schüler des Wilhelmsgymnasiums. Er und seine Gruppe haben sich mit der Frage befasst, wie sich das Verhalten von Gasmischungen im Erdgasnetz verändert, wenn Wasserstoff beigemischt wird. Ziel war es, mit mathematischen Methoden zu beschreiben, wie sich verschiedene Gase unter bestimmten Bedingungen verhalten.

Teamwork, Technik und Zukunftspläne

Die Projekte entstanden während der „Mathematischen Modellierungswoche“, die jedes Jahr vom Zentrum für Mathematik in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Darmstadt (TU) organisiert wird. Die 34 Schüler, die sich zuvor am Tag der Mathematik qualifiziert hatten, durften als Belohnung eine Woche lang an praktischen Problemen arbeiten, diese bis zum Ende der Woche lösen und den anderen jungen Teilnehmern vorstellen. „Es ist beeindruckend, was da am Ende der Woche rauskommt“, sagt Jan Giesselmann, Professor der TU Darmstadt.

Knieper hat in der vergangenen Woche nicht nur mathematische Erkenntnisse dazugewonnen, sondern auch neue Freundschaften geschlossen. Auch außerhalb des Klassenzimmers sucht die 18-Jährige die Herausforderung. In ihrer Freizeit geht sie leidenschaftlich gerne klettern, „sowohl gesichert als auch ungesichert oder auch mal an der Felswand“, sagt sie. Nach dem Abi im nächsten Jahr möchte die 18-Jährige Biochemie studieren.

Auch Löwen kann sich gut vorstellen, später in einem technischen oder mathematischen Bereich zu studieren – wahrscheinlich Informatik. Auch außerhalb des Klassenzimmers beschäftigt sich der Schüler mit Zahlen und Gleichungen. „Das Programmieren ist auch in meiner Freizeit ein Hobby“, sagt der 18-Jährige. Zum Abschalten gehört für ihn auch das regelmäßige Auspowern im Fitnessstudio und Treffen mit Freunden.

Obwohl die beiden mathebegabten Schüler aus Kassel eine Woche ihrer Sommerferien für komplexe mathematische Fragestellungen geopfert haben, wirkt keiner von beiden so, als hätte er etwas verpasst. Im Gegenteil: „Es hat Spaß gemacht. Wenn man am Ende der Woche das Ergebnis sieht, weiß man, was man geschafft hat“, sagt Knieper. (Katharina Breuning)