MasterClass: Trabalhando em Física de Altas Energias
(International MasterClasses for High School Students)
2008

Horário de Referência

Central European Time (CET)

Índice

Informações Gerais

O Programa MasterClass e os Estudantes do Ensino Médio

MasterClass é um evento com duração de um dia inteiro, no qual estudantes do ensino médio vão a um instituto de pesquisa participante e trabalham com mentores de física de partículas, com a finalidade de aprender sobre o Modelo Padrão, o LEP, o LHC, e de analisar eventos de decaimento do bóson Z, com dados reais do LEP. Nesse exercício, devem determinar as taxas de decaimento de cada modo individual possível do bóson Z, contando para isso com a colaboração de professores e mentores. Os resultados são, então, discutidos via videoconferência através do software EVO, com outros grupos de estudantes que se encontram em outros institutos participantes do MasterClass.

O Press Release do SPRACE sobre MasterClass 2008 pode ser encontrado aqui.

Links Importantes

Participação do SPRACE

Horário
Data 13/março/2008 Quinta-feira
Videoconferência 12h30 (São Paulo) 16h30 Central European Time (CET)
Participantes
São Paulo Brasil http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_br_saopaulo.htm
Dortmund Alemanha http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_de_dortmund_en.htm
Padova Itália http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_it_padova_en.htm
Pisa Itália http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_it_pisa_en.htm
Presov Eslováquia http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_sk_presov_en.htm
Witwatersrand Africa do Sul http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_za_witwatersrand.htm
Berna Suíça http://www.physicsmasterclasses.org/institutes/inst_ch_bern_en.htm
Física
Dia do Professor Decaimento do Z0 Large Electron-Positron (LEP, CERN)
Dia do Estudante Decaimento do Z0 Large Hadron Collider (LHC, CERN)

Local do Evento

SPRACE

  • Rua do Matão, Travessa R, 187
  • Cidade Universitaria
  • Edifício Van der Graaff
  • 05508-900 - Sao Paulo, SP
  • Mapa

Escolas Participantes

Colégio Dante Alighieri

Escola de Aplicação da Faculdade de Educação da USP

Suporte do EVO

Agenda

Como a videoconferência deve ser feita às 16h30, horário europeu (12h30 em São Paulo), não haveria tempo hábil para que os participantes paulistas cumprissem toda a programação, pois disporiam de apenas um período de trabalho antes da mesma. Assim, parte da programação do dia do evento deverá ser desenvolvida na tarde que antecede a videoconferência.

Data Hora Evento
12/março 14h00 Abertura do Evento MasterClass 2008
  14h15 Seminário 1: A Estrutura Elementar da Matéria
  15h15 Seminário 2: Os Aceleradores de Partículas e as Experiências do CERN
  16h15 Intervalo
  16h45 Introdução preliminar à Análise de Dados
  17h15 Visita ao SPRACE
     
13/março 08h30 Instruções para a Análise de Dados
  09h00 Exercício no PC: Análise de Dados obtidos no CERN (em grupos de 2)
  10h15 Finalização da Análise e Discussão
  11h00 Almoço e discussão entre alunos, professores, palestrantes e organizadores
  12h00 Preparação para a Videoconferência
  12h30 Videoconferência com o CERN e demais participantes europeus: apresentação
    Combinando Resultados sobre Razões de Ramificação do bóson Z (.xls-sheet)
    (Moderador: Dave Barney, Mike Lamont, Salvatore Mele ou Silvia Schuh, do CERN)
    Quiz com Prêmios
    Discussão com cientistas do LEP
  14h00 Intervalo
  14h30 Questionários de Avaliação e entrega de Certificados
  15h00 Encerramento do Evento MasterClass 2008

Observações:

A agenda acima visa desenvolver as atividades previstas para o dia do evento:

  • Palestra para os professores dos alunos participantes. Poderá preceder o MasterClass, ou os professores poderiam assistir as palestras oferecidas para os alunos.
  • Palestras: Alunos devem ser apresentados aos conceitos de física de partículas e detectores.
  • Refeição: Alunos devem almoçar com os palestrantes, organizadores e professores, para que possa haver interação e esclarecimento de eventuais dúvidas de maneira informal.
  • Aula Preparatória específica para o exercício, sua execução e discussão.
  • Discussão dos resultados obtidos em videoconferência, utilizando o software EVO

Cabe aos mentores:

  • Organizar e testar o EVO em um local onde o grupo de estudantes possa ser acomodado
  • Convidar professores para reunir um grupo de estudantes
  • Preparar apresentações de física (ou usar uma versão existente na organização do evento)
  • Providenciar salas, espaço para trabalhar, uma conexão confiável de Internet
  • Orientar estudantes e professores

Formato Geral do Evento

Exercícios

Cada local deve escolher um dos exercícios de decaimento Z: DELPHI (Hands-on-Cern ou Keyhole) ou OPAL (Identifying Particles)

Cada pacote de exercícios contém 1000 eventos, os quais devem ser distribuídos entre os estudantes: Para 10 grupos de 2 estudantes: cada grupo analisa 100 eventos (vide combinação local de arquivos Zdecay_xxxx100.xls, xxx=DELPHI/OPAL) Para 20 grupos de 2 estudantes: cada grupo analisa 50 eventos (vide combinação local de arquivos Zdecay_xxxx50.xls, xxx=DELPHI/OPAL) e qualquer outra distribuição também é possível, no entanto, dados menores do que 50 eventos por grupo não são recomendáveis (poucos léptons).

Se as amostras de dados idênticas forem dadas a grupos diferentes, deve ser tirada a média de seus resultados antes de colcá-los na tabela Excel local. N.B.: O arquivo Excel não requer que os grupos trabalhem por todos os seus eventos. Frequentemente alguns grupos cuidadosos são muito mais lentos que outros. Assim, os grupos mais rápidos deverão fazer outro exercício voluntário ou os grupos mais lentos darão os resultados de apenas 70 eventos, ao invés de 100, por exemplo.

Note que os dados do OPAL têm um corte de cos(teta) para suprimir o background devido ao espalhamento Bhabha e+e- com respeito ao decaimento de Z0 em e+e-. Um fator de correção adicional de 1,6 é aplicado em Zdecay_OPAL.xls para levar em conta esse corte. Nenhuma correlação como essa deve ser aplicada aos dados do DELPHI, os quais cobrem um intervalo angular menor (Zdecay_DELPHI.xls), ficando assim menos exposto ao background Bhabha.

As probabilidades de decaimento ("branching ratios") são calculadas nos arquivos de Excel com respeito aos decaimentos visíveis. Elas não são corrigidas para os 20% de decaimentos do Z invisíveis em neutrinos. Para a discussão, os decaimentos em neutrinos são irrelevantes.

A presença de estudantes de pós-graduação para ajudar os alunos de ensino médio com seus exercícios no PC é extremamente importante. Para aproximadamente cada 10 estudantes (5 grupos), um estudante é necessário como tutor.

Na 1/2h de introdução ao exercício, o cientista deve apresentar todas as questões importantes (isso pode ser feito, por exemplo, varrendo com os alunos as primeiras páginas do pacote de exercícios, usando um projetor), mas certamente não poderá cobrir todas as eventualidades, como por exemplo, muon aparecendo em jatos, fotons convertidos de pi0 nos decaimentos de tau, etc. Os estudantes devem encontrar os problemas sozinhos. Especialmente a classe "tau-tau" não deve ser usada apenas como "tudo que não encaixa em outro lugar", mas os estudantes devem estar convencidos de sua escolha.

Quiz (com prêmios)

Ao final da videoconferência, haverá o MasterClass Quiz, a ser dado pelos moderadores, com o objetivo de ser uma atividade lúdica e divertida envolvendo os participantes!

  • As Regras do Jogo são as seguintes:
    • Haverá 10 Questões do tipo múltipla escolha + 1 "tie-breaker".
    • Espera-se que cada Questão seja respondida em cerca de 30s.
    • O trabalho será feito em grupos de 2 participantes.
    • As Questões serão respondidas em folhas de Respostas e devolvidas aos instrutores.

Os grupos ganhadores em cada instituto receberão um prêmio do CERN. O time que tiver o melhor resultado do dia receberá também um prêmio adicional do CERN. As perguntas serão feitas em inglês, sendo acompanhadas de tradução em português.

Avaliação/Questionário

Todos os estudantes devem preencher um questionário de avaliação do MasterClass2008 antes de obter seus certificados de participação. As avaliações preenchidas devem ser mandadas imediatamente por correio para:

Virtual Collaboration:

Alexander Dirner, Institute of Physics, Faculty of Science, P. J. Safarik University, Jesenna 5, 040 01 Kosice, Slovak Republic

QuarkNet:

Kenneth Cecire, QuarkNet Staff Teacher, Hampton University, Graduate Physics Research center, Hampton, Virginia 23668, USA

O Brasil provavelmente enviará os questionários para o endereço europeu.

No questionário serão avaliados itens como o tempo de uso do computador pelos alunos, se eles tem aulas esperimentais de física, e se possuem, se usam o computador para analisá-los, se gostam de física, quais termos de física lhes eram conhecidos antes do MasterClass. No que concerne ao evento em si, serão questionados sobre as palestras, os exercícios, e a videoconferencia, tanto em questões técnicas quanto em questões sobre o impacto da participação do evento em seus gostos e referências quanto à física de partículas.

Palestras Apresentadas

As palestras prepararam os estudantes para os exercícios. Elas incluem os conceitos básicos e noções necessárias, mas não uma descrição técnica detalhada do exercício, que deve ser dada imediatamente antes de seu início.

As palestras ministradas durante o MasterClass 2008 no SPRACE podem ser encontradas em:

Fotos do Evento

As fotos tiradas durante o evento no SPRACE podem ser vistas aqui ou no slide show abaixo.

MasterClass nos Estados Unidos

Proposta Curricular do Estado de São Paulo

É importante lembrar que a Proposta Curricular do Estado de São Paulo de 2008 inclui no 4o Bimestre do 3o ano:

  • Partículas elementares
    • Evolução no tempo dos modelos explicativos da matéria: do átomo grego aos quarks;
    • Existência e diversidade de partículas subatômicas;
    • Processos de identificação e detecção de partículas subatômicas;
    • Natureza das interações e a dimensão da energia envolvida nas transformações de partículas subatômicas (relação massa-energia).

-- SergioNovaes - 29 Nov -- FlaviaDias - 29 Jan 2008 -- SandraPadula - 27 Feb 2008

Topic revision: r34 - 2008-03-17 - SergioNovaes
 

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