FIZYKA JEST FAJNA, FIZYKA JEST CIEKAWA – FIZYKA JEST SUPER!
Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego we współpracy z Fundacją Uniwersytetu Łódzkiego realizcuje projekt pt. “Kosmos widziany z Łodzi 2”, w którym uczniowie z wybranych szkół średnich z całej Polski będą badać promieniowanie kosmiczne docierające do Ziemi.
OPIS PROJEKTU KOSMOS WIDZIANY Z ŁODZI 2
Projekt „Kosmos widziany z Łodzi” był zrealizowany w ramach konkursu Społeczna Odpowiedzialność Nauki ze środków finansowych Ministerstwa Edukacji i Nauki, w ramach którego prowadzone były praktyczne działania edukacyjne z współczesnej fizyki wysokich energii, fizyki cząstek elementarnych, fizyki jądrowej czy astrofizyki, kluczowych działów fizyki dla planowanego rozwoju energetyki jądrowej w Polsce. Zdecydowanie zwrócił on na siebie uwagę w środowisku naukowym jak i szkolnym. Przychodzące do nas pytania od strony szkół i nauczycieli z obszaru całej Polski, wyrażały determinację i zdecydowaną chęć uczestniczenia w projekcie.
To skłoniło nas do podjęcia inicjatywy zgłoszenia nowej edycji projektu „Kosmos widziany z Łodzi II” w ramach konkursu Społeczna Odpowiedzialność Nauki II.
Nasz projekt, tym razem ma na celu zapewnienie szkołom z terenu całej Polski, a w przyszłości gdziekolwiek indziej, bez żadnych ograniczeń, najprostszych, łatwych w obsłudze przyrządów naukowych, w postaci stacji do detekcji promieniowania kosmicznego, które mogą być realnym narzędziem do uprawiania fizyki na wysokim poziomie zaawansowania zarówno od strony eksperymentalnej, jak i od strony analizy danych i interpretacji uzyskanych wyników.
Prace nad budową stacji „CREDO-Maze” (jednostka centralna z podłączonymi do niej czterema detektorami scyntylacyjnymi) do detekcji promieniowania kosmicznego prowadzone na Wydziale Fizyki i Informatki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego doprowadziły do definitywnie pozytywnych wniosków co do możliwości rejestracji kaskad cząstek naładowanych przez niewielkie detektory scyntylacyjne. Wykorzystanie stacji CREDO-Maze jako narzędzia w edukacji mieści się w koncepcji nowoczesnego nauczania fizyki współczesnej. Stacje pozwalają na tworzenie i przeprowadzenie ćwiczeń pomocnych w zrozumieniu fizyki cząstek elementarnych, ze szczególnym uwzględnieniem fizyki relatywistycznej i mechaniki oddziaływań wysokich energii. Ćwiczenia, doświadczenia i eksperymenty były testowane przez uczniów liceów z obszaru łódzkiego i wszystko wskazuje na to, że zdały swój pierwszy egzamin. Wyniki otrzymane przez uczniów były opublikowane w czasopiśmie dla nauczycieli „Fizyka w Szkole”.
Duża efektywność stacji w wykrywaniu cząstek przychodzących do Ziemi z Kosmosu i możliwość konstrukcji modułowej dają szanse na poszerzenie możliwości zastosowań małych detektorów scyntylacyjnych w projektach naukowych np. CREDO (Cosmic-Ray Extremly Distributed Obserwatory) realizowanego przez naukowców z Uniwersytetu Jagielońskiego i Instytutu Fizyki Jądrowej w Krakowie. Idea wykorzystania detektorów jako narzędzia edukacyjnego i jednocześnie badawczego była przedstawiona na Międzynarodowej Konferencji Promieniowania Kosmicznego w Berlinie w 2021r „Small shower array for education purposes- the CREDO-Maze Project”, na II Kongresie Nauczycieli Fizyki, na warsztatach CREDO zorganizowanych przez IFJ w Krakowie, na międzynarodowej konferencji Engaging Citizen Science w Aarhus w Danii i konferencji „Particle Astrophysics in Poland 2022” w Krakowie.
Elementem kluczowym naszego projektu jest udział w nim młodzieży, której proponujemy schemat w dużej części oparty na generowaniu i współprowadzeniu zajęć pozalekcyjnych. Polegać ma on na stworzeniu możliwości prowadzenia przez uczniów badań naukowych, wykonywania doświadczeń i pomiarów daleko wykraczających poza program szkolny. Ideą jest właśnie to ambitne i dalekie wejście w fizykę współczesną i inne powiązane dyscypliny, jak elektronika, informatyka, matematyka, IT. Zwykle działania szkolnych kółek pozalekcyjnych polegają na poszerzaniu wiedzy zdobywanej na lekcjach, ćwiczeniu typowych szkolnych umiejętności. My proponujemy udział w poważnym eksperymencie naukowym, co wpływa mobilizująco już od samego początku. To inne podejście zapewnić ma oryginalna aparatura, opracowana na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej UŁ, którą udostępnimy szkołom na terenie całej Polski. Kontakt z naukowcami jest dodatkową ważną motywacją i wreszcie włączenie ich indywidualnych szkolnych pomiarów w sieć łączącą inne szkoły w pobliżu, a także wszystkie inne uczestniczące w projekcie, a w perspektywie czasu także szkoły odległych krajów, jak choćby Włochy, Tajlandia, czy Urugwaj (kraje uczestniczące w projekcie CREDO). Udział w przedsięwzięciu "globalnym" ma przynieść dodatkową motywację nieobecną w standardowych zajęciach pozalekcyjnych i dodatkowe korzyści edukacyjne.
Takie nowatorskie podejście ma na celu umożliwić nauczycielom i ich uczniom poznanie zagadnień, wzbogacanie doświadczeń, wiedzy i metod nauczania fizyki współczesnej. Rozwijane twórczo przez nauczycieli programy nauczania w szkołach średnich pozwolą na popularyzację treści związanych nie tylko z promieniowaniem kosmicznym docierającym do Ziemi w postaci deszczu naładowanych cząstek i sposobami ich detekcji, ale również związanych z fizyką jądrową, fizyką wysokich energii i fizyką cząstek elementarnych, kluczowych podstaw dla planowanego rozwoju energetyki jądrowej w Polsce.
Łódź wydaje się bardzo dobrym miejscem na realizację przedsięwzięcia w skali ogólnokrajowej, nie tylko ze względu na swoje położenie w centralnej Polsce, co znacznie ułatwia dotarcie do wszystkich uczestników projektu, ale również znakomicie nawiązuje do prowadzonych po II Wojnie Światowej badań nad promieniowaniem kosmicznym. Fakty te nie są powszechnie znane, a wydają się być doskonałą podstawą do popularyzacji fizyki wśród dzieci i młodzieży.
Akcja pierwsza (A-1) to część rekrutacyjna, wymaga przygotowania strony projektu, nawiązania kontaktów ze szkołami z obszaru całej Polski. W tym celu będą prowadzone wykłady (12-15) odbywających się na żywo oraz w formie hybrydowej. Autorzy przewidują również wizyty w szkołach, które zdecydują się wziąć czynny udział w projekcie. Takie działanie na pewno podniesie rangę wydarzenia szkolnego zwiększając tym samym liczbę osób do których dociera informacja o aktualnie realizowanym projekcie w szkole. Tematyka wykładów będzie obejmować:
a) podstawy fizyki promieniowania kosmicznego,
b) eksperymenty kosmiczne budowane w Łodzi,
c) podstawy wiedzy o nowoczesnych detektorach,
d) możliwe eksperymenty do wykonywane za pomocą stacji do detekcji promieniowania kosmicznego CREDO-Maze,
e) wstęp do metod analizowania uzyskanych danych.
Akcja pierwsza to również czas kompletowania niezbędnych elementów oraz budowa zakładanej ilość stacji, przygotowanie materiałów w postaci instrukcji i skryptu, które mają ułatwić korzystanie ze stacji w czasie wykonywania pomiarów podczas realizowania akcji drugiej (A-2).
Akcja druga (A-2) to część praktyczna, uczestnicy poznają budowę i zasadę działania stacji do detekcji promieniowania kosmicznego. Wykonają pod okiem fizyków doświadczenia i eksperymenty opisane we wcześniej przygotowanych instrukcjach i skryptach. Taki schemat nawiązuje do tradycyjnej formy przekazywania wiedzy na uniwersytetach: połączenie wykładów i ćwiczeń. W celu realizacji A-2 zostanie przygotowane od 20 do 30 stacji pomiarowych składających się z czterech detektorów i modułu centralnego. Detektory będą przygotowane w postaci ”kitu” czyli zestawu półproduktów, które będzie trzeba zmontować w trakcie zorganizowanych warsztatów pomiarowych. Akcja zostanie zakończona uroczystym wręczeniem stacji i podpisaniem zobowiązania dostarczania danych z detekcji promieniowania kosmicznego.
Akcja trzecia (A-3) realizowana będzie już w szkołach uczestników projektu. Polegać będzie na samodzielnym rozstawieniu, zamontowaniu i uruchomieniu stacji CREDO-Maze podczas zajęć koła fizycznego. Tym działaniem rozpoczną obserwację promieniowania kosmicznego przychodzącego do Ziemi. Takie pomiary muszą być długotrwałe. W tym czasie uczniowie będą regularnie analizować zebrane dane, a wyniki i wnioski za pomocą odpowiedniego formularza przesyłać do centrum projektu w Łodzi. Aby podtrzymywać odpowiedni poziom motywacji utworzymy grupy społecznościowe, za pomocą których będziemy mogli szybko się komunikować i wymieniać wnioski na temat pracy stacji i zebranych danych. Na zaplanowanych seminariach grupy, zespoły będą referowały swoją pracę, zadaniem fizyka, będzie zwrócenie uwagi na pojawiające się nieregularne zjawiska np. efekt Forbusha. Jest to nawiązanie do praktyki stosowanej przy realizacji dużych eksperymentów, których zespoły skupiają fizyków z różnych ośrodków z całego świata. Jest to nowatorskie podejście jeżeli chodzi o popularyzację fizyki wśród młodzieży.
Akcja czwarta (A-4) to podsumowanie i finał kolejnej edycji „Kosmos widziany z Łodzi II” , to spotkanie uczestników projektu, podczas którego zostanie wyznaczony ważny parametr promieniowania kosmicznego jakim jest nachylenie widma. Wynik zostanie porównany z obecną widzą na ten temat a ewentualne różnice przedyskutowane. Jest to rozwiązanie stosowane w programie „Masterclass: Hands of CERN" organizowanym od ponad 10 lat przez CERN. Łódzcy fizycy mają wieloletnie doświadczenie w tym programie.
Akcja piąta (A-5) polega na pozostawieniu detektorów w szkołach tak długo, jak będą dostarczane dane dotyczące promieniowania kosmicznego do centrum projeku w Łodzi. Istnieje również hipoteza, że skonstruowane detektory mogą wykrywać także promieniowanie jonizujące, hipoteza będzie sprawdzana a wyniki publikowane. W niedalekiej przyszłości możemy zbudować sieć, która skutecznie będzie nas ostrzegała przed anomaliami takiego promieniowania.
Obecnie poszukujemy chętnych do udziału w projekcie: liderów grup uczniowskich, nauczycieli opiekujących się Kołami Fizycznymi, którzy chcieliby włączyć się w realizację naszego Projektu, otrzymać zestaw pomiarowy, materiały dydaktyczne i instrukcje obsługi i którzy chcieliby w swojej szkole stworzyć we współpracy z pracownikami Uniwersytetu Łódzkiego nowoczesną pracownię fizyki współczesnej i używać jej dla dobra i rozwoju (fizycznego) uczniów.
SKONTAKTUJ SIĘ Z NAMI
Zainteresowanych prosimy o kontakt. Najlepiej mailowy na adres:
Prof. dr hab. Tadeusz Wibig:
E: t.wibig@gmail.com
E: tadeusz.wibig@uni.lodz.pl
bądź
Michał Karbowiak:
E: michal.karbowiak@fis.uni.lodz.pl
T: 661 494 938
Odpowiemy na wszystkie pytania i wyjaśnimy szczegółu udziału w projekcie!
Bardzo chętnie umówimy się na indywidualne rozmowy z osobami zainteresowanymi. Zależy nam na tym, aby dać szansę młodym i ambitnym uczniom możliwość poznania, czym jest dzisiejsza fizyka tak naprawdę. Może im się spodoba, a korzyści z tego odniesiemy wszyscy.
