Relacja z udziału uczniów I LO w Międzynarodowych Warsztatach Fizyki Cząstek Elementarnych

slady
7 marca br. grupa uczniów z naszego liceum uczestniczyła w Międzynarodowych Warsztatach Fizyki Cząstek Elementarnych w Sandomierzu. Organizatorem warsztatów był Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk
we współpracy z Europejską Organizacją Badań Jądrowych CERN.

 

 

Warsztaty rozpoczęły się wykładami: „W pogoni za nieznanym, czyli fizyka cząstek elementarnych” oraz „Bozon Z i cząstka Higgsa”, które w przystępny sposób opowiadały jaki jest obecny stan wiedzy na temat podstawowych składników materii oraz oddziaływań występujących w przyrodzie. Dowiedzieliśmy się jakie są metody pracy fizyków w CERN. Poznaliśmy podstawy działania wielkich akceleratorów.

3 DSCN4484Wykłady uświadomiły nam, że po ponad 100 latach intensywnych badań Wszechświata, obfitujących w liczne i ważne odkrycia, tak naprawdę wiemy o Wszechświecie bardzo niewiele – potrafimy opisać zaledwie 5% tego co istnieje.

Wiele zagadek wciąż czeka na rozwiązanie: zagadka antymaterii, ciemnej materii i ciemnej energii. W CERN prowadzone są liczne programy badawcze, dając nadzieję na nowe odkrycia. Cztery duże detektory i kilka mniejszych zbiera dane z najpotężniejszego z akceleratorów na świecie – Wielkiego Zderzacza Hadronów (LCH), który od 2009 r. dokonuje pomiarów przy najwyższych dostępnych energiach. Wielkim sukcesem było odkrycie w 2012 roku, w eksperymentach ATLAS i CMS, bozonu Higgsa - cząstki poszukiwanej od niemal 50 lat, która przenosi oddziaływania pola Higgsa na materię. Według najnowszych teorii masy cząstek są miarą ich oddziaływań z polem Higgsa.

1

 

W jaki sposób dochodzi do odkrycia nowych cząstek, jak wygląda analiza danych eksperymentalnych?

Te niełatwe zagadnienia mogliśmy zgłębiać w drugiej części warsztatów.

Naszym zadaniem było poszukiwanie Bozonu Z0, którego czas życia to niewyobrażalnie mały ułamek sekundy. O krótkim istnieniu bozonu można dowiedzieć się odkrywając ślady cząstek, które powstały w wyniku jego rozpadu. 

5 7

Analizowaliśmy i identyfikowaliśmy, zarejestrowane przez detektor ATLAS, ślady cząstek które powstały w wyniku zderzenia przeciwbieznych wiazek protonów. Pracowaliśmy na rzeczywistych danych pomiarowych, które na szczęście przeszły już wstępną selekcję. Do analizy używaliśmy specjalnego programu komputerowego. Nauczyliśmy się rozróżniać ślady jakie zostawiają leptony: pary elektron-pozyton lub pary mion plus i mion minus, a także oceniać czy pochodzą one z rozpadu bozonu Z0, należało określić masę bozonu na podstawie informacji o pędzie i energii produktów rozpadu. Pracowaliśmy pojedynczo lub w parach notując wszystkie przypadki wskazujące na rozpad bozonu Z0. Zadanie nie było łatwe, w trakcie pracy pojawiało się wiele wątpliwości, na szczęście można było liczyć na pomoc opiekujących się nami naukowców z IFJ.

4 6

 

 Dane opracowane przez wszystkie zespoły zostały zebrane i na ich podstawie został utworzony wykres rozkładu mas, który zaprezentowaliśmy podczas wideokonferencji z fizykami z CERN. Swoje wyniki prezentowały również grupy uczniów z Anglii, Niemiec, Hiszpanii i Holandii. Na zakończenie fizycy z CERNU przeprowadzili Quiz sprawdzający naszą wiedzę o cząstkach elementarnych. Wypadł bardzo dobrze! W nagrodę każdy z uczestników otrzymał certyfikat udziału w warsztatach.

8 9

 

W warsztatach uczestniczyli:

Artur Blat i Sylwia Samojedny z klasy III E, Elwira Brudz, Anna Cudak, Katarzyna Zygiert i Maciej Tomaka z kasy II C oraz Aleksandra Hemaya, Maja Radomska i Wojciech Pacześniak z klasy I C.

Opiekunem grupy była pani prof. Agata Błahut

P.S. Dzięki uprzejmości pani dr hab. Anny Kaczmarskiej, prof. IFJ PAN, otrzymaliśmy prezentacje: „W pogoni za nieznanym, czyli fizyka cząstek elementarnych” oraz „Bozon Z i cząstka Higgsa”– są dostępne u pani Agaty Błahut.