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?

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-ie^w1, 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 Brytanii^w2 (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.”

Detektory cząsteczek, znane pod nazwą „TimePix chips”, zostały opracowane przez MediPix^w3, 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.

“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.

“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@school^w4. 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”.

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 Centre^w5, 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 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

References

• Hatfield P (2010) Using line intensity ratios to determine the geometry of plasma in stars via their apparent areas. High Energy Density Physics 6(3): 301-304. doi: 10.1016/j.hedp.2009.10.001

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

• Becky Parker jest jedną z nauczycieli biorących udział w projekcie online pt. “Dlaczego nauki ścisłe są ważne?” Zobacz jej odpowiedź-video na to pytanie tutaj: http://whyscience.co.uk/contributors/becky-parker
• Aby zobaczyć stronę projektu wejdź tutaj:
• Rüth C (2009) Review of the Why is science important? website. Science in School 13.

Institutions

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

Download

Download this article as a PDF