High School Teachers Programme- 2013

Prof. Cocoşilă Claudia-Mariana

„Colegiul Naţional Ioniţă Asan”, Caracal

Cu directorul general al CERN, ROLF HEUER

Pentru lumea obişnuită, CERN înseamnă- după ştirile din mass-media- locul unde s-a descoperit „particula lui Dumnezeu”. Puțină lume știe ce reprezintă CERN în realitate. Pentru oamenii de știință, CERN reprezintă cea mai înaltă școală de fizica particulelor din lume, unde se experimentează ciocnirea proton-antiproton în vederea descoperirii unor noi particule (cum a fost bozonul Higgs) și înțelegerea legilor fundamentale ale naturii.

În 1993 când am elaborat lucrarea ştiinţifico-metodică pentru gradul I, intitulată „Sistematica particulelor elementare”, sub conducerea profesorului universitar Dr. Steimbrecher Gheorgy de la Facultatea de Fizică, Universitatea din Craiova, am aprofundat studiul Cromodinamicii Cuantice (QCD) şi a Modelului Standard (SM), domenii necunoscute la vremea aceea colegilor de fizică din zona Caracal. Atunci am avut norocul ca profesorul îndrumător al lucrării mele să-mi dea materiale cu ultimele descoperiri de particule de la acea vreme şi anume revista CERN Courier. A fost prima dată când am aflat despre CERN. Nu pot descrie în cuvinte imensa satisfacţie profesională provocată doi ani mai târziu când, pe 5 ianuarie 1995 s-a anunţat descoperirea mult căutatului quarc top (despre care scrisesem în lucrarea mea) la acceleratorul Fermilab (USA). Quarcii au fost prezişi teoretic prin anii 54-60 iar primii cinci au fost descoperiţi relativ repede între 1970-1975. Abia peste douăzeci de ani s-a descoperit al şaselea quarc prezis de teorie, la Tevatronul de la Fermilab, în urma accelerării particulelor până la energia de 7 TeV. La acea vreme era cea mai înaltă energie obţinută de un accelerator de particule. Din păcate, Tevatronul s-a închis în 2011 din lipsă de fonduri dar datele de la Fermilab sunt procesate la CERN.

CERN este un teritoriu internţional la graniţa dintre Franţa si Elveţia unde se află cel mai mare accelerator de particule din lume, LHC ( Large Hadron Collider), situat la 100 m sub pământ. În permanenţă aici îşi desfaşoară activitatea aproximativ 5.000 de specialişti

într-o armonie , emulaţie si democraţie desăvârşite . Limba oficială este engleza şi nu se fac deosebiri de naţinonalitate , sex , rasă , religie sau vârstă.

La CERN, fizicienii și inginerii analizează structura fundamentală a universului. Ei folosesc cele mai mari și mai complexe instrumente ale lumii ştiintifice - precum LHC (Large Hadron Collider), CMS, ATLAS, ş.a.- pentru a studia componentele de bază ale materiei - particulele fundamentale. Procesul de ciocnire proton- antiproton, acceleraţi la viteze foarte apropiate de viteza luminii, dă indicii fizicienilor despre modul în care interacționează particulele, și oferă perspective în descoperirea de noi particule (cum a fost bozonul Higgs) şi înţelegerea legilor fundamentale ale naturii. Programul de cercetare de la CERN cuprinde subiecte de la kaoni la razele cosmice, de la recrearea universului timpuriu la căutarea materiei întunecate, a energiei întunecate sau a antimateriei și de la Standard Model la supersymmety (SUSY) dar şi de dezvoltare a tehnologiilor.
Inițial (aproximativ între anii 1950 - 1975) s-a crezut că particulele din modelul standard stau la baza întregii materii din univers. La ora actuală se știe însă că ele formează numai cca 4,6 % din univers, restul fiind desemnat drept materie întunecată (cca 23 %) și energie întunecată (cca 72 %).

La CERN s-au descoperit particule fundamentale ca: particulele purtătoare ale câmpului electroslab, W^±, şi Z° ori bozonul Higgs, care ar explica mecanismul prin care celelalte particule capătă masă. Internetul sau World Wide Web-ul (www) , a fost inventat la CERN în 1989 de către omul de știință britanic Tim Berners – Lee şi a fost dezvoltat tot aici pentru a revoluționa comunicațiile la nivel mondial. Experimentele de la CERN generează cantități colosale de date care sunt stocate la Control Center și trimise apoi în jurul lumii pentru a analiza rezultatul experimentelor (ciocnirilor din accelerator). Control Center-ul are cel mai mare server din lume. Tot la CERN se cercetează si aplicaţiile tehnologice şi biofizice ale particulelor subnucleare. Aici au fost inventate RNM-ul (aparat de imagistică prin rezonanţă magnetică nucleară ), PET-CT ( computer tomograf cu pozitroni ) ş.a., aparate folosite de lumea medicală în lupta împotriva cancerului.

La 13 decembrie 2011 oamenii de știință de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară de lângă Geneva au anunțat că au găsit noi dovezi în sprijinul ipotezei că bosonul Higgs există. La 4 iulie 2012 CERN a confirmat observarea unei noi particule cu o masă de aproximativ 125 – 126 GeV, descoperită simultan de cercetătorii de la detectoarele CMS şi ATLAS. Aceste rezultate preliminare, bazate pe o analiză încă în curs a datelor colectate în 2011 și 2012, arăta că este vorba de un boson, cel mai masiv boson observat până acum, compatibil cu presupusul boson Higgs din teoria despre SM. Gradul de certitudine al descoperirii Bosonului Higgs era de 99,9999%. Publicarea oficială a rezultatelor a venit pe 14 martie ( ziua de naştere a lui Einstein şi ziua numărului π) 2013 când CERN a reconfirmat ca sigură 100% descoperirea unui tip de bozon Higgs, numit Higgs A.Teoria spune că există 6 tipuri de bozoni Higgs iar acesta este doar primul descoperit.

Dacă la şcoală se învăţa până prin anii 2000 că protonul şi neutronul sunt particule elementare , după această dată au apărut în unele manuale alternative câteva noţiuni despre quarcuri [din limba engleză quark (sg), quarks (pl)] ca fiind „cărămizile” ce stau la baza structurii materiei. Din păcate, modelul standard( SM) al patriculelor elementare este foarte puţin cunoscut de către mulţi dintre profesorii de fizică din preuniversitar iar fizica particulelor se studiază foarte sumar la sfârşitul clasei a XII – a , aşa că în România lumea nu prea este avizată în ceea ce priveşte importanţa epocală a descoperirii bozonul Higgs pe care, un ziarist englez îl numise ” God particle” ( particula D-zeu ) , denumire pe care a schimbat-o apoi în ” particle of God” ( particula lui D-zeu ) pentru nu a fi acuzat de blasfemie.

Cuvintele sunt prea sărace să descriu starea de bucurie care m-a cuprins la aflarea veştii acestei descoperiri . I-am scris în aceea zi un e-mail Profesorului Universitar Dr. Oliviu Gherman despre bozonul Higgs, exprimandu-mi dorinţa – deşi ştiam că e imposibil de îndeplinit – să fiu şi eu la CERN , acolo , în miezul lucrurilor. Nu pot să vă spun ce bucuroasă am fost când, la sfârşitul lunii mai 2013, am primit un e-mail de la CERN în care eram anunţată că am fost admisă la HST 2013 (High School Physics Teacher Programme ) un training intensiv de trei săptămâni în limba engleză pentru profesorii de fizică de liceu din întreaga lume . Cum nimic nu e întâmplător, acest grant oferit de CERN îl consider o meritată binecuvântare . Aproape că uitasem că în iarnă îmi depusesem CV-ul şi câteva copii după diplomele mele când aplicasem pe site-ul CERN pentru un program educaţional . Nu îmi venea să cred şi parcă nu îmi vine să cred nici acum , după întoarcerea de la CERN , că mie mi s-au întamplat toate acele clipe minunate petrecute printre cei mai mari savanţi ai lumii în materie de fizica particulelor, unii dintre ei laureaţi ai premiului Nobel şi printre cele mai avansate instrumente de cercetare precum LHC , CMS , ATLAS , ş.a. Au participat 51 de profesorii din 29 de state de pe toate continentele (Australia, Austria, Belgia, Bulgaria, Canada, Danemarca, Estonia, Franţa. Germania, Grecia, Irlanda, Israel, Italia, Japonia, Kenia, Marea Britanie, Mexic, Olanda, Portugalia, România, Republica Dominicană, Ruanda, Serbia, Slovacia, Spania, Tailanda, Uganda,Ungaria, USA). Unii au fost sponsorizaţi de programele naţionale din ţările lor, alţii de către persoane particulare (profesoara din Tailanda a fost sponsorizată de prinţesa Tailandei iar profesoarele din Iran şi din Israel au fost sponsorizate de către familiile lor ).Un gest frumos a făcut profesorul Jim Verdee care a transformat premiul obţinut pentru descoperirea epocală de la CMS într-o bursă pentru profesorii de fizică din continentul african.

Romania, nefiind membră CERN, pentru ca a aderat la CERN abia în 2010 avand statut doar de stat aspirant , nu are un program naţional aşa cum au celelalte state din Europa .

Aplicaţia mea a fost facută în nume personal şi fiind acceptată, am fost sponsorizată direct de CERN . La CERN sunt peste 300 de cercetatori români dar foarte puţini dintre ei reprezintă România deoarece majoritatea , foşti olimpici români , reprezintă universităţile din lume unde sunt angajaţi. Cercetatorii românii de la CERN care reprezintă România sunt doar cei câţiva de la IFA si IFIN . Cu toate acestea la CERN sunt peste 300 de cercetători români.

Scopul programului este acela ca profesorii absolvenţi ai cursului să acţioneze ca AMBASADORI ai CERN pentru:

-inspirarea şi motivarea colegilor profesori şi a elevilor pentru studiul ştiinţelor şi a fizicii în special;

-comunicarea publică a descoperirilor de la CERN (particulele W, Z, Higgs, ş.a.. Iternetul,CT, RMN, PET-controlul s-au inventat la CERN);

-aducerea unui pic din magia CERN în clase în vederea atragerii elevilor spre activitatea de cercetare .

Compact Muon Solenoid (CMS) este un detector al Large Hadron Collider (LHC) conceput pentru cerceterea fizicii particulelor, inclusiv pentru căutarea bozonului Higgs, a extra dimensiunilor, şi a particulelor care ar putea alcătui materia întunecată.

Experimentul CMS este una dintre cele mai mari colaborări științifice internaționale din istorie, care implică 4300 fizicieni, ingineri, tehnicieni, studenti si personal de sprijin de la 179 de universități și institute din 41 de țări (februarie 2012).Detectorul CMS este construit în jurul unui imens magnet solenoidal. Este de fapt o bobină cilindrică din cablu superconductor, care generează un câmp de 4 Tesla, aproximativ de 100.000 de ori câmpul magnetic al Pământului. Câmpul este limitat de un oțel "jug", care formează cea mai mare parte a greutății detectorului de 12.500 de tone. Detectorul complet este de 21 de metri lungime, 15 metri lățime și 15 metri adâncime şi este situat la 100 m sub pământ lângă Cessy în Franța.

La 46 m lungime, 25 m înălțime și 25 m lățime, 7000 tone detectorul ATLAS este cel mai mare detector de particule construit vreodată. Este situat la 100 m sub pământ în apropiere de principala intrare în CERN, aproape de satul Meyrin, în Elveția.Mai mult de 3000 de oameni de ştiintă de la 174 institute din 38 de țări lucrează la experimentul ATLAS (februarie 2012).

Date reale ale dezintegrării bozonului Higgs in doi fotoni γ obţinute simultan la CMS şi ATLAS

CERN înseamnă cercetare, inovare, educaţie şi unirea între oameni în scopuri paşnice.Toate descoperirile făcute aici sunt colective, sunt proprietatea CERN şi sunt publice. Ne-am tutuim toti in limba engeză , indiferent de vârstă sau statut şi ne salutam zâmbind, de parcă eram prieteni de o viaţă. Bulgarii, sarbii, slovacii, polonezii, cehii, ruşii, ungurii şi atâtea alte state au programul lor educaţional cu CERN-ul, doar Romania a rămas mult în urmă la acest capitol. Niciodată şi nicăieri nu am fost mai bine primită ca aici.

Ce am învăţat, ce am văzut şi ce oameni minunaţi am cunoscut aici, întrece orice imaginaţie. Aici, la cea mai înaltă şcoală de fizica particulelor din lume, am fost tratată cu cel mai mare respect de somităţi ale fizicii modiale, de tot personalul, de colegii din alte ţări. Cuvintele sunt sărace să vă descriu starea de bine în care m-am scăldat. E un vis împlinit pe care nici măcar n-am îndrăznit să-l visez.

Cu Jack Steinberger, cel care a descoperit neutrino muonic (1988 Nobel Prize in Physics).

Profesorul Jack Steinberger, laureat al premiului Nobel pentru decoperirea particulei neutrino miuonic, ne-a spus că noi profesorii suntem cele mai importante fiinţe de pe planetă, deoarece fără noi n-ar fi existat nimic, nici ei savanţii, nici medicii nici tehnologiile, etc. Acest domn bonom, la 92 de ani ai săi merge pe bicicletă de la Geneva la CERN (cam 13 Km) şi încă mai studiază în biroul lui care i se păstrează aici chiar dacă s-a retras din activitate. Savanţii de la CERN ne-au dat o lecţie de demnitate, onestitate, pasiune, competenţă, recunoaştere a adevăratelor valori, modestie şi puritate sufletească foarte rar întâlnite, mai ales la noi în ţară în ultimii 20 de ani. Deşi nu prea e posibil, sper din tot sufletul să mă mai întorc aici, cu acelaşi patos.

Sunt foarte mulţumită de recunoaşterea profesională acordată de CERN prin aprecierea şi includerea filmului meu cu experimente de electrostatică pe site-ul lor oficial.

CERN ne îndeamnă să explicăm copiilor faptul că profesorul nu poate să răspundă chiar la toate întrebările, că mai sunt multe mistere pe care ştiinţa nu le poate încă explica. Sper să împărtăşesc cu colegii şi elevii această extraordinară experienţă care mi-a îmbogăţit cunoştinţele şi viaţa.

Mulţumesc CERN !