Activitats per l’alumnat del projecte ADMIRA

Mentre que molts fenòmens naturals poden ser observables de manera senzilla a l'aula i laboratoris de secundària (caiguda de cossos amb plans inclinats, reaccions químiques amb tubs d'assaig o cèl·lules amb microscopis), el món de l'àtom, i de la física de partícules en general, sempre és un món llunyà i fictici per a l'alumne. Aquest ha de creure que realment el que explica el professor és el correcte, sense cap tipus de possibilitat d'interactuar en l'àmbit experimental, convertint la ciència en allò que no és: indemostrable. La possibilitat d'utilitzar eines que es fan servir a centres de primer nivell de recerca -com el CERN- a les aules de secundària (detector Timepix) obre un nou ventall de possibilitats pels professors i pels alumnes, permetent observar de primera mà partícules tan importants com partícules alfa, electrons, fotons, muons, i d'altres, conceptes fonamentals que troben als currículums tant de secundària obligatòria, com a batxillerat.

Per tal de fer arribar aquestes activitats al màxim possible d’alumnes, s’han dissenyat de mantera que moltes d’elles poden fer-se sense el detector, senzillament descarregant el programari PixetPRO de la secció de recursos i utilitzant les dades d’altres experiments ja realitzats i compartides a la mateixa secció. Trobareu l’explicació detallada d’aquestes activitats a la secció Documents i Recursos Didàctics.

Pràctica de laboratori: Iniciació al Medipix. Estudi de la Radiació i les seves propietats. Comparació dels models clàssic i relativista en radiació alfa i beta.

En aquesta pràctica els alumnes s’inicien en l’ús d’un detector de partícules TimePix i del programari PixetPro, per tal d’identificar els diferents tipus de radiació pel rastre que deixen en el detector, i relacionar aquests rastres amb les característiques que presenten les partícules que el formen. També es mesura l’energia cinètica de les partícules absorbides al detector, cosa que permet comprovar la importància de la desviació relativista en el càlcul de la velocitat de les partícules de la radiació beta. A més a més, es determinen les característiques dels fotons constituents de la radiació gamma. 

Activitat d’aula: Modelització dels àtoms i dels nuclis atòmics utilitzant tècniques de personificació per introduir el Model Estàndard a l’aula

Una de les decisions més arbitràries dels currículums de física de secundària, és limitar l’ensenyament de la física a la que es va desenvolupar abans del segle XX. Així, s’introdueixen els models atòmics i les partícules fonamentals fins al protó, neutró i electró, deixant fora tota la física del segle XXI i el Model Estàndard. Amb aquesta activitat de modelització -creada a partir d’una activitat dissenyada a la Universitat de València per J. Solbes i P.Tuzón- es pot treballar a l’aula d’una manera cooperativa utilitzant una tècnica de personificació. Amb aquesta tècnica els alumnes utilitzen el seu propi cos per a representar els diferents models atòmics i anar-los refinant a partir de les evidències experimentals en cada moment, fins a introduir, si es vol, els conceptes del Model Estàndard i el concepte de quark. És una activitat que està pensada per fer a l’assignatura de Física i Química de 3r de ESO, però que també pot encabir-se en el temari de Física i Química o Cultura Científica de 4t d’ESO o inclús fer-se al batxillerat.

Taller: Construcció d’una cambra de boira.

 Un dels tallers amb més èxit de la S’CoolLAB del CERN és la construcció d’una cambra de boira. Encara que la construcció no és difícil, si que alguns detalls fan que a vegades costi d’obtenir una cambra que funcioni bé. Amb aquesta activitat, per molt pocs diners, es mostra com construir una cambra de boira funcional que permeti detectar muons procedents dels rajos còsmics.

Treballs de Recerca

Malgrat que molts alumnes mostren força interès pels temes de física en treballs de recerca, normalment els temes que més els atreuen -quàntica, cosmologia, relativitat,...- són aquells que tenen més difícil la realització d’una part pràctica, convertint-se molt sovint en treballs de recerca purament descriptius. El fet de tenir accés a un detector Timepix, obre un ventall de possibilitats molt interessant per a poder fer una part experimental en treballs de recerca de física relacionats amb el món de la radiació, la física quàntica, els rajos còsmics. Com a part de les activitats per als alumnes que facin el treball dins del projecte ADMIRA es proposa de fer una pràctica al laboratori de física moderna amb el detector i utilitzant una font de rajos X. Si aquests treballs a més es combinen amb la possibilitat d’accedir a les dades de la xarxa IRIS, les opcions es multipliquen.

Activitat d’aula: Simulació de l’electrònica del detector.

En aquells casos que es consideri adequat – treballs de recerca sobre el detector, alumnes de física del batxillerat Tecnològic, estudiants d’electrotècnia...- pot ser interessant fer aquesta activitat. En ella, s’aprofundeix, mitjançant simulacions en Matlab, en el funcionament de l’electrònica del detector Timepix i en el tractament del senyal.