18.07.2019
PL EN
24.03.2015 aktualizacja 24.03.2015

Fizyka cząstek – nie tylko na jeden dzień

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

W międzynarodowym projekcie ATLAS uczestniczy ponad 3 tys. naukowców, z Polski zaangażowani są w niego pracownicy naukowi krakowskiego Instytutu Fizyki Jądrowej PAN. Dr Woźniak zajmuje się systemem zbierania danych podczas pomiarów oraz analizą zderzeń ciężkich jąder. Uczony koordynuje też szeroko zakrojoną akcję popularyzatorską dla młodzieży „Zostań fizykiem cząstek na jeden dzień”.

W zderzeniach ciężkich jąder wyzwalana jest bardzo duża energia skoncentrowana w niewielkiej objętości. Pozwala to na wytworzenie plazmy kwarkowo-gluonowej. Ten stan materii występował w jednym z etapów ewolucji Wszechświata, stąd interesujące jest poznanie jego właściwości.

„Aparatura badawcza jest imponująca, ma 45 m długości 25 m wysokości, jest zlokalizowana pod ziemią w CERN. W takim tunelu dochodzi do zderzeń, w ich wyniku powstają cząstki, które rozlatują się na wszystkie strony. Aparatura mająca kilkanaście metrów średnicy mierzy te cząstki i analizuje tak, żeby można było poznać ich właściwości i dzięki temu dowiedzieć się, co zaszło w samym zderzeniu. To jest trochę tak, jakby zderzać ze sobą samochody po to, żeby zobaczyć, z czego są zbudowane, ale nie mamy innych możliwości” – mówi uczony.

I właśnie te tajniki pracy fizyka, m.in. przy projektach w CERN, poznają uczestnicy warsztatów organizowanych w Polsce przez dra hab. Krzysztofa Woźniaka. „Zostań fizykiem cząstek elementarnych na jeden dzień” to międzynarodowa akcja dla młodzieży. Uczniowie i studenci pod okiem naukowców dowiadują się, z czego się składa materia, jakie prawa rządzą kwarkami, jakiego rodzaju dane analizują fizycy, jak je uzyskują i co ciekawego w nich widzą. Spotkania odbywają się w Krakowie, Bielsku-Białej, Tarnowie i w Nowym Sączu.

Na działalność popularyzatorską dr hab. Krzysztof Woźniak otrzymał grant w wysokości 33 tys. z Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Pieniądze te pozwolą uczonemu nie tylko na zorganizowanie zaplanowanych spotkań z młodzieżą, ale także na zbudowanie modelu akceleratora, który będzie pokazywał, w jaki sposób cząstki w akceleratorze są przyspieszane i jak dochodzi do zderzeń. Model będzie budowany w IFJ PAN. Naukowiec wpadł też na pomysł gry komputerowej, która będzie wyjaśniała mechanizm łączenia się kwarków w hadrony.

„Kwarki nie występują w przyrodzie samodzielnie, tylko muszą się albo łączyć w pary kwark-antykwark, albo w trójki kwarków, co jest przedstawiane jako złożenie kolorów dających w sumie kolor biały. Gra komputerowa ma pokazywać, jak tego typu mechanizm działa w przyrodzie" – tłumaczy Krzysztof Woźniak.

Główna idea projektu wiąże się z naukowymi spotkaniami pozwalającym uczniom na zapoznanie się z tym, czym się zajmują fizycy cząstek elementarnych. Fizyk prowadzi te wykłady razem z doktorantami lub młodymi pracownikami Instytutu. Jednorazowo uczestniczy w nich do ok. 130 uczniów, w sumie zarejestrowanych jest ponad 300 osób. Organizator sam zajął się poinformowaniem szkół o swojej popularnonaukowej inicjatywie. Wykład zajmuje trzy godziny przed południem, a po południu uczniowie przechodzą do pracowni komputerowych lub korzystają z laptopów, aby wykonać analizę danych z wybranego eksperymentu z CERN pod Genewą.

„Te dane są odpowiednio wyselekcjonowane i wystarczające, żeby młodzież mogła obserwować pewne zjawiska fizyczne. W przypadku mojego projektu są to dwa eksperymenty, ATLAS i LHCb. W eksperymencie ATLAS badamy dane, w których znajdują się bozony Z, bardzo interesujące cząstki przenoszące oddziaływania słabe, ale można w nich znaleźć nawet bozon Higgsa, cząstkę odkrytą w 2012 roku, przewidywaną przez modele teoretyczne i długo poszukiwaną” – mówi Krzysztof Woźniak.

Cząstka Higgsa jest ściśle powiązana z istnieniem pola Higgsa, które nadaje masy wszystkim cząstkom. Jej odkrycie tego było potwierdzeniem teorii, którą od kilkunastu lat uważano za właściwą.

„Kiedy uczniowie zakończą swoje ćwiczenie, omawiamy z nimi wyniki, jakie uzyskali. Na koniec uczestniczą w wideokonferencji z CERN-em. W rozmowie uczestniczy do pięciu instytucji, które przeprowadzały dokładnie te same pomiary, na innych zestawach podobnych danych. Uczniowie mogą usłyszeć, jakie rezultaty osiągnęli ich koledzy z Wielkiej Brytanii czy Portugalii, jak mogą działać wspólnie grupy z różnych krajów i jak mogą łączyć swoje wyniki. Dowiadują się też, czym żyją pracownicy CERN oprócz tej naszej całej fizyki” – podsumowuje Krzysztof Woźniak.

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej zdecydowała się wspierać projekty poprawiające relacje środowiska naukowego ze społeczeństwem. Konkurs ENGAGE to część projektu finansowanego z Europejskiego Funduszu Społecznego, a w Polsce Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/

Copyright © Fundacja PAP 2019