Szkoła młodych naukowców Inspire article

Tłumaczenie Zaneta Barska. Sarah Stanley wyjaśnia jak Becky Parker udaje się zaangażować swoich uczniów w fizykę cząstek elementarnych w CERN-ie. Dlaczego by nie włączyć Twoich uczniów również?

Uczniowie CERN@school
Zdjęcie dzięki uprzejmości
Langton Star Centre

Chociaż wszyscy jesteśmy ciekawi świata, w którym żyjemy, prace badawcze są zazwyczaj zarezerwowane dla pełnoetatowych naukowców i studentów. Pracownie i ich wyposażenie są dość kosztowne, a eksperymenty wymagają dużo czasu i cierpliwości. Jednak, czasami jakiś szczęsciarz dostaje szansę wejścia w buty – lub fartuch – naukowca. Takie szansę stają się coraz bardziej powszechne dzięki nauczycielom takim jak Becky Parker.

W 2007 roku, Becky, nauczycielka fizyki ze Zjednoczonego Królestwa, odbyła 10-godzinną podróż autokarem wraz z 50-cioma uczniami, aby udać się na coroczną wizytę w CERN-iew1, największym na świecie laboratorium fizyki cząstek elementarnych znajdującym się w Genewie, w Szwajcarii. Ten wyjazd okazał się przełomowy w jej karierze.

“Po powrocie z naszej wizyty w CERN-ie, dowiedzieliśmy się o konkursie Space Experiment, organizownym przez Brytyjskie Narodowe Centrum Kosmiczne (British National Space Centre), obecną Narodową Agencję Kosmiczną Wielkiej Brytaniiw2 (UK Space Agency), i Surrey Satellite Technology Limited” – mówi Becky. „Moi uczniowie stwierdzili, że dobrym pomysłem byłoby użyć detektorów cząsteczek, które widzieliśmy w CERN-ie, aby zmierzyć promieniowanie kosmiczne”.ad seen at CERN to measure cosmic radiation.”

Karta MediPix
Zdjęcie dzięki uprzejmości
Maximilien Brice, CERN

Detektory cząsteczek, znane pod nazwą „TimePix chips”, zostały opracowane przez MediPixw3, stanowiący współpracę międzynarodową i międzyinstytucjonalną. Każdy chip MediPix i TimePix składa się z siatki pikseli. Chip MediPix zlicza każdą cząstkę światła (foton); jego niezwykłą zaletą, w porównaniu do konwencjonalych technik, jest to, że żaden sygnał nie jest mierzony, jeżeli brak fotonów. To oznacza, że zakłócenia nie występują, niezależnie od okresu ekspozycji. W przeciwieństwie do chipa MediPix, który jedynie wykrywa pojedyncze cząsteczki, TimePix wykorzystuje zewnętrzny zegar o częstotliwości do 100 MHz jako czasu odniesienia.

Jak funkcjonuje MediPix.
Kliknij na obrazek aby
powiększyć

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Medipix collaboration

“Michael Campbell, rzecznik MediPix, zasugerował już wykorzystanie chipów TimePix w szkołach” – mówi Becky. “Na potrzeby konkursu, moi uczniowie zaprojektowali detektor Langton Ultimate ray Intensity (LUCID), który wykorzystuje cztery chipy TimePix na wszystkich bokach kostki i jeden na spodzie, aby zbierać dane o promieniach kosmicznych”.

Promienie kosmiczne to subatomowe cząstki wyprodukowane przez różne zdarzenia w kosmosie. Źródłem ich pochodzenia jest Słońce, inne gwiazdy oraz różne niezidentifikowane źródła na krawędzi widzialnej części Wrzechświata. Promienie kosmiczne podróżują niezakłócenie przez pustą przestrzeń kosmosu i naukowcy mogą dostrzec tylko te, które przypadkowo kierują się w stronę Ziemi i w ten sposób odkrywają mnóstwo informacji na temat Wszechświata. Uczniowie Becky mieli nadzieję wnieść swój własny wkład w detekcję promieniowania kosmicznego.

Detektor LUCID
skonstuowany przez Langton
School

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Surrey Satellite Technology
Limited

“Przystąpiliśmy do konkursu i zajęliśmy drugie miejsce! Nagrodą jest możliwość wysłania LUCID-a na pokładzie satelity TechDemoSat, który ma zostać wystrzelony w 2012 roku” – mówi Becky. „Początkowy zespół LUCID-a składał się z trzech chłopców i trzech dzieczynek, natomiast teraz jest ok. 30-40 uczniów chętnych do współpracy przy projekcie. Uczniowie pracują nad protokołami wysyłania komend, kiedy eksperyment znajdzie się w kosmosie – efektywnie przygotowując kontrol misji. Wyniki eksperymentu z LUCID dadzą cenny wgląd w naturę promieniowania kosmicznego”.

Becky pragnęła podzielić się dobrymi wieściami o LUCID-ie i stworzyła program pod nazwą CERN@school, w ramach którego mniejsze wersje LUCID-a są rozdawane do innych szkół. Uczniowie zbierają dane na temat promieniowania kosmicznego, które są udostępniane wszystkim szkołom poprzez stronę internetową CERN@schoolw4. Dziesięć szkół z Wielkiej Brytanii bierze obecnie udział w programie, a niedługo obejmie on również inne szkoły w Europie i USA.

“Uczniowie programu CERN@school doświadczają radości bycia zaangażowanym w prawdziwe badania naukowe” – mówi nauczycielka. „Współpracują oni ze studentami z całego świata i są zachęceni do zastanowienia się nad karierą w fizyce i inżynierii. Projekt daje również nauczycielom szansę występować w roli praktykującego naukowca, a badaczom pracy w środowisku szkolnym”.

Ekwipunek CERN@school
Zdjęcie dzięki uprzejmości
Langton Star Centre

Entuzjazm związany z badaniami naukowymi nie jest niczym nowym dla Becky. Już w szkole lubiła nauki ścisłe i matematykę. Następnie ukończyła fizykę na Uniwersytecie w Sussex i zrobiła magistra z conceptual foundations of science na Uniwersytecie w Chicago. Powróciła na Uniwersytet w Sussex, aby ukończyć dyplom z nauczania, wybierając nauczanie fizyki, ponieważ „uwielbiała ten przedmiot i chciała, aby ludzie byli zafascynowani fizyką”.

Już od 18 lat Becky Parker jest nauczycielką i od dłuższego czasu uczy w Simon Langton Grammar School dla chłopców, gdzie również dziewczęta mogą zapisać się na ostatnie dwa lata przed pójściem na studia. Pierwszy raz odwiedziła CERN w 1993 roku i rozpoczęła coroczne szkolne wycieczki do instytucji w 1995, co doprowadziło do pamiętnej wycieczki w 2007 roku, która zaowocowała pomysłem na LUCID-a.

Kierowana sukcesem LUCID-a i CERN@school, Becky założyła Langton Star Centrew5, które zachęca uczniów do badań poza obrębem fizyki cząstek elementarnych. Centrum oferuje uczniom z różnych szkół szansę, aby pracować z ekspertami z dziedzin fizyki plazmy, astronomii i fizyki molekularnej. Jeden z uczniów fizyki plazmy nawet opublikował swoją pracę w recenzowanym czasopiśmie (Hatfield, 2010).

Uczniowie Becky
odwiedzający CERN

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Langton Star Centre

“Uczniowie uwielbiają angażować się w prace badawcze, kiedy odpowiedzi nie są podane na następnej stronie” – mówi Becky. „Pracują oni z najlepszymi naukowcami i inżynierami i sami są traktowani jako odpowiedzialni naukowce. Pracują ciężko, a przy tym mają fantastyczne doświadczenie i istnieje duże prawdopodobieństwo, że w przyszłości podążą w kierunku nauk ścisłych i inżynierii”.

W rzeczy samej, od momentu stworzenia LUCID-a, Simon Langton Grammar School ma swój wkład w wysokości 1% (z 0,05%) wszystkich studentów fizyki na uniwersytetach w Wielkiej Brytanii. Szkoła również „produkuje” więcej inżynierów, a także więcej uczennic kontynuuje swoją przygodę z naukami ścisłymi i inżynierią.

Więc co Becky Parker planuje następnie?

“Mamy nadzieję na poszerzenie projektu CERN@school. Mając detektory w szkołach w całej Europie, mamy możliwość odkrycia naprawdę niezwykłej nowej fizyki. Pracujemy nad sposobem przechowywania większej ilości informacji z LUCID-a i CERN@school poprzez połączenie tych szkół razem za pomocą GridPP (jest to współpraca fizyków cząstek elementarnych i naukowców komputerowych z UK i CERN, tworzących rozprowadzoną sieć komputerową Wielkiej Brytanii, która stanowi część większej siatki CERN). Siatka ta zapewni analizę danych wyższej jakości, wprowadzając projekt na nowy poziom finezji i potencjału”.

Nauczyciele zainteresowani tym, aby zaangażować swoich uczniów w program CERN@school lub Langton Star Centre, mogą napisać do Becky Parker na adres bparker@thelangton.kent.sch.uk

Download

Download this article as a PDF

References

Web References

  • w1 – CERN jest największym laboratorium fizyki cząstek elementarnych na świecie, położonym w Genewie w Szwajcarii; jest członkiem EIROforum, organizacji międzyrządowych badań naukowych, która wydaje Science in School. Aby dowiedzieć się więcej na temat CERN, wejdź na stronę : www.cern.ch
  • w2 – Aby dowiedzieć się więcej na temat wsparcia szkolnictwa przez Narodową Agencję Kosmiczną Wielkiej Brytanii (UK Space Agency), wejdź na stronę www.bis.gov.uk/ukspaceagency i kliknij na ‘Discover and learn’.
  • w3 – Więcej szczegółów na temat współpracy MediPix znajdziesz na stronie: http://medipix.web.cern.ch/medipix
  • w4 – Aby dowiedzieć się więcej lub zaangażować się w CERN@school, wejdź na http://194.81.239.119
  • w5 – Więcej informacji na temat Langton Star Centre znajdziesz na: www.thelangtonstarcentre.org

Resources

Institution

CERN

Author(s)

Sarah Stanley jest absolwentką biologii na Uniwersytecie w Kalifornii w USA. W momencie pisania tego arykułu odbywała staż w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej. Obecnie jest stażystką w Discover Magazine.




License

CC-BY-NC-ND