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 !

                                   Concursul de experimente „Om de ştiinţă pentru o zi”

             in memoriam fizician Neda Marinescu, ediţia 2013

                                   prof. Cocoşilă Claudia-Mariana

            A doua ediţie a Concursul interjudeţean de experimente „Om de ştiinţă pentru o zi”, In memoriam fizician Neda Marinesco a avut loc la Caracal, în incinta cochetului Teatru Naţional, la 23 martie 2013.Concursul a fost iniţiat şi coordonat de d-na profesor  Claudia-Mariana Cocoşilă de la Colegiul Naţional ” Ioniţă Asan” din Caracal şi dl. profesor Vasile Roşu ( fost profesor al  C.N.I. Asan) de la colegiul Naţional “Fraţii Buzeşti” din Craiova, în urma unui  parteneriat încheiat între cele două colegii şi Facultatea de Ştiinţe Exacte a Universitătii din Craiova, Institutul de Fizică Atomică, Ministerul Educaţiei, Cercetării, Tineretului şi Sportului, Inspectoratul Şcolar Judeţean Olt, Asociaţia Fizicienilor Absolvenţi ai Universităţii din Craiova-AΦC, Center for Science Education and Training, „Hands-on Science-Romania”, Asociaţia „Fiii şi Prietenii Caracalului” şi Primăria Municipiului Caracal.

             Lucrările concursului s-au desfăşurat  pe trei secţiuni: I. Secţiunea I Fizică-Informatică-T.I.C., II. Gimnaziu, III. Biologie-Chimie-Tehnologii, fiecare cu subsecţiunile: A. Film şi B. Power Point.

            Juriul a fost alcătuit din Dr. Fizician Florin Dorian Buzatu, Director General al Institutului de Fizică Atomică, Prof. Univ. Dr. Florea Uliu, Prof. Univ. Dr.Radu Constantinescu, Conf. Dr. Eugen Mihăiţă Cioroianu, şi Lect. Univ. Dr. Silviu Constantin Săraru toţi patru de la Facultatea de Ştiinţe Exacte, Departamentul Fizică, Universitatea din Craiova, Prof. Univ. Dr. Stelian Niculescu, Universitatea Politehnică Bucureşti, şi Dr. Ing. Viorel Vătămanu, membru asociat al Divizieiei de Istoria Ştiinţei a Academiei Române.

            Au participat 37 de echipaje din 11 judeţe (Alba, Braşov, Bucureşti, Călăraşi, Cluj, Dolj, Galaţi, Hunedoara, Olt, Sălaj şi Vâlcea), 125 de elevi şi peste 60 de profesori. Lucrările concursului au fost publicate pe un CD cu ISBN.

            În deschiderea festivă a concursului, corul colegiului nostru, dirijat de dl. profesor de muzică Ion Bârză, a intonat imnul Gaudeamus. După prezentarea lucrărilor în plen, pe perioada cât juriul a deliberat, pe scena teatrului s-a desfăţurat un recital mizical oferit de elevii C.N.I. Asan  pregătiţi şi coordonaţi de dl. prof. Bârză.Oaspeţii au fost încântaţi atât de concurs cât şi de programul artistic oferit de elevii noştri.

            Îl felicit pe această cale pe elevul Stan Alexandru din clasa a XI-a A de la C.N.”I. Asan”, care a asigurat echipa tehnică a concursului şi care a obţinut un binemeritat premiu I,  prof. coordonator Cocoşilă Claudia. De la colegiul nostru au mai primit premii elevii îndrumaţi de d-ra profesoară Artemiza Păsărică, d-ra profesoară Ines Cristea şi d-na profesoară Pîrvan Aurelia. 

            Scopul concursului a fost acela de a redeştepta învăţarea ştiinţelor exacte în rândul tinerei geneneraţii, de a le arăta elevilor cum „se face ştiinţă” şi altfel decât  rezolvând probleme teoretice „grele”, de a-i determina să-şi descopere talentul de experimentator, de a-i face „cercetători” cel puţin pentru „o zi”. Ştim cu toţii că prezentarea unei lucrări timp de cinci sau zece minute reprezintă de fapt rodul căutărilor, încercărilor, frământărilor, întrebărilor şi muncii asidue depuse într-o perioadă mult mai lungă de timp.

            Consider că am avut de câştigat cu toţii din acest schimb de experienţă şi că scopul

concursului a fost atins.

             S-au primit şi au fost prezentate mesaje de apreciere, încurajare şi felicitare pentru organizatori şi participanţi din partea Prof. Univ. Dr. Oliviu Gherman, preşedinte onorific al concursului, a Directorului General al IFA, Fiz.Dr. Florin Buzatu şi din partea Fiz. Dr.Adrian Buzatu , cercetător asociat (postdoc.) al Univ. din Glasgow, membru al experimentului ATLAS de la acceleratorul LHC, fost elev al C.N.”Fraţii Buzeşti”.

VIZUALIZAREA LINIILOR CÂMPULUI ELECTROSTATIC