Estrutura Elementar da Matéria: Um Cartaz em Cada Escola

Proposta do Projeto

A introdução da tabela periódica de Mendeleiev no final do século XIX foi um grande avanço na forma de agrupar os elementos químicos que compõem a matéria conhecida. A organização, conforme o peso atômico, dos 63 elementos químicos então conhecidos tornou-se a base da teoria da estrutura eletrônica do átomo. Além da inquestionável importância científica da tabela periódica, ela desempenha papel essencial no ensino de Química e Física, fornecendo um panorama completo e organizado do universo da matéria como a conhecemos.

No entanto, o século XX testemunhou enorme avanço no conhecimento da estrutura mais íntima da matéria, de seus constituintes e das interações fundamentais da natureza. As experiências realizadas nos aceleradores de partículas foram capazes de ampliar e aprofundar nossa visão sobre o interior da matéria. Da escala atômica, característica dos elementos químicos (10^-10 m), ao interior dos hádrons (10^-18 m), são 8 ordens de magnitude que puderam ser exploradas graças a esses avanços científicos. Hoje sabemos que os prótons e nêutrons, que compõem o núcleo atômico, são também partículas compostas e possuem uma estrutura interna formada por quarks, constituintes ainda mais fundamentais. Atualmente sabemos que os blocos constituintes da matéria aparecem na natureza sob a forma de seis quarks (up, down, strange, charm, bottom, top) e de seis léptons (elétron, múon, tau e seus três respectivos neutrinos). As interações forte, fraca e eletromagnética entre essas partículas se dão pela troca dos bósons vetoriais intermediários (glúon, W, Z e fóton).

Infelizmente os estudantes do Ensino Médio, bem como a grande maioria do público em geral, encontram-se alijados desse conhecimento. A visão que os estudantes possuem da estrutura íntima da matéria permanece estagnada no século XIX. Nosso projeto visa sanar essa falha na formação de nossos estudantes, disseminando os conceitos fundamentais acerca da estrutura elementar da matéria, com a distribuição, a todas as escolas do Ensino Médio, de um cartaz abordando esses temas e pela implantação de um fórum de discussão na internet.

Um Cartaz em Cada Escola

Nossa proposta com este projeto é levar a cada escola do Ensino Médio conhecimentos básicos sobre os constituintes elementares da matéria e as interações que regem o mundo subatômico. A distribuição de um cartaz contendo, de forma sucinta e coerente, um apanhado do conhecimento adquirido após a proposta de Mendeleiev amplia o horizonte de conhecimento dos estudantes, aguçando sua curiosidade científica e, possivelmente, despertando vocações para o estudo das ciências. O cartaz é acompanhado de um panfleto explicativo que permite aos professores ter acesso às informações necessárias para responder às questões levantadas pelos alunos.

Paralelamente implantamos e mantemos um fórum de discussão que é moderado por profissionais da área da Física das Partículas Elementares. Nesse fórum, estudantes e professores secundários podem trocar idéias a respeito do material contido no cartaz e no site, além de contar com profissionais da área, que estão à disposição para responder a seus questionamentos. Esse fórum permite também que sejam feitas discussões (chats) ou palestras pelo sistema de videoconferência nas escolas, durante as quais são complementadas as informações fornecidas no cartaz e no site.

O presente projeto tem como objetivos:

• Divulgar de forma didática e, ao mesmo tempo, agradável e cientificamente rigorosa os conhecimentos adquiridos durante o último século acerca da estrutura íntima da matéria. Isso contribui para a ampliação do conhecimento científico-tecnológico de estudantes e professores e, conseqüentemente, da população em geral.
• Trazer um conhecimento atualizado, mostrando os avanços científicos mais recentes e contribuindo para a modernização do ensino das ciências físicas nas escolas de Ensino Médio.
• Estimular a curiosidade dos estudantes e contribuir para o despertar de novas vocações para carreiras na área de Ciência e Tecnologia, com a apresentação dos elementos do mundo subatômico em um nível muito além do que aparece nos livros didáticos atuais.
• Auxiliar a formação continuada de professores e incentivar o espírito crítico dos estudantes por meio de um fórum de discussão sobre os temas relacionados à estrutura elementar da matéria, alertando para a importância da Ciência e Tecnologia no mundo que nos cerca.

Projetos Similares Implantados em Outros Países

O Contemporary Physics Education Project (CPEP) é uma organização sem fins lucrativos, formada por físicos e educadores, nascida nos EUA e hoje espalhada pelo mundo. O material produzido pelo CPEP busca divulgar o conhecimento científico, incluindo os avanços mais recentes em relação à natureza fundamental da matéria e da energia. Durante os últimos 10 anos, o CPEP distribuiu mais de 200.000 cópias do cartaz descrevendo as partículas elementares e suas interações. O cartaz produzido pelo CPEP pode ser visto aqui. 

Aproveitando as comemorações do Ano Mundial da Física, em 2005, um grupo de físicos e professores franceses, liderado por Guy Wormser, atual diretor do Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire de Orsay, lançou um projeto ambicioso de divulgação dos avanços no conhecimento da estrutura íntima da matéria. O cartaz contendo os avanços recentes e consolidados na área foi desenhado pelos estudantes da École Estienne de design de Paris. Em outubro de 2005, 20.000 cópias do cartaz foram distribuídas a 3.600 escolas de Ensino Médio na França. O cartaz francês, que pode ser visto aqui, foi enviado como encarte na revista La Recherche, Dossier n° 23, maio-julho 2006 ("Les particules élémentaires: Une grande énigme pour la physique").

O Canadá, sob a liderança de William Trischuk, diretor do Institute of Particle Physics de Toronto, teve iniciativa semelhante e distribuiu 6.000 cartazes em inglês e francês às escolas de Ensino Médio. Índia, Argélia, Marrocos, Inglaterra, Romênia, Polônia e Indonésia têm demonstrado interesse de implantar projetos semelhantes.

Etapas de Implantação

• Design e impressão dos cartazes apresentando de forma organizada, didática e atrativa material contendo os principais avanços científicos sobre as partículas que compõem a matéria e suas interações.
• Design e impressão de folhetos explicativos com o objetivo de esclarecer os diretores das escolas a respeito da proposta do projeto e trazer informações adicionais acerca do conteúdo do cartaz.
• Distribuição de duas cópias do cartaz e do folheto a todas as 24.131 escolas do Ensino Médio brasileiras, públicas e privadas, cujos endereços foram fornecidos pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais (INEP).
• Implantação de site e de um fórum de discussão na internet, que procura esclarecer dúvidas de professores e alunos e incentivar a discussão sobre o universo das partículas elementares. A mediação do fórum cabe aos membros do Centro Regional de Análise de São Paulo (SPRACE), especialistas na área de Física de Partículas Elementares. O site permite ainda:
  • Chats para discussão sobre o tema através do MSN (atual Windows Live Messenger) de discussão.
  • Palestras com especialistas, por videoconferência, com o uso de software livre, para as escolas interessadas.

Equipe

Coordenação

Sérgio F. Novaes (Unesp)

Equipe de Implantação e Acompanhamento

Eduardo de M. Gregores (UFABC)
João B. Marques (USP)
Marco A. F. Dias (Unesp)
Pedro G. Mercadante (Unesp)
Rogério L. lope (USP)
Sandra S. Padula  (Unesp)
Sérgio M. Lietti (Unesp)
Thiago R. F. P. Tomei (Unesp)

Arte Final

Celso R. Lourenço
Mauricio R. P. Klein

Webdesign

Eduardo Bach
Edgar Z. Alvarenga

Revisão

Carla Mello Moreira

Impressão

Imprensa Oficial do Estado (IMESP)

Apoio Financeiro

Graças ao apoio financeiro do CNPq, pelo edital MCT/CNPq nº 12/2006 para Apoio a Projetos de Difusão e Popularização da Ciência e Tecnologia (Processo nº 552553/2006-9), foi possível implantar este projeto, que visa divulgar amplamente os avanços do conhecimento da ciência moderna sobre a estrutura íntima da matéria. O apoio financeiro da Universidade Federal do ABC (UFABC), que arcou com os custos dos Correios, foi essencial para possibilitar a distribuição dos cartazes a todas as escolas de Ensino Médio do Brasil.

Agradecimento

Agradecemos ao Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada (CEPA/IFUSP), pela arte final do cartaz e folheto e pelo design do website, ao Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP/MEC), pelo fornecimento dos endereços das Escolas do Ensino Médio, e à Assessoria de Comunicação e Imprensa da Unesp, pelo empenho na divulgação do projeto.

Iniciativa

Centro Regional de Análise de São Paulo (SPRACE)