Sincrotró: Accelerador de partícules

Activitats

Llegeix les diverses càpsules informatives sobre com funciona un accelerador de partícules i quines són les seves aplicacions en el nostre dia a dia.

· Els acceleradors de partícules ens permeten descobrir les propietats dels materials més quotidians. Com funciona un accelerador de partícules? Quines característiques té un sincrotró? Quines són les parts del Sincrotró ALBA? En aquest primer article t’ho expliquem: Què és i com funciona un accelerador de partícules?

· Llum de sincrotró, longitud d’ona, fotons, electrons … Per entendre com funcionen els acceleradors de partícules en general i els sincrotrons en particular, t’expliquem els conceptes clau: Sis conceptes per entendre què és i com funciona un sincrotró.

·Quines diferències hi ha entre un accelerador lineal i un accelerador circular? A quina categoria pertanyen els sincrotrons? Per a què serveix un accelerador de partícules? T’ho expliquem en l’article Quins tipus d’acceleradors de partícules ha?

·La llum de sincrotró existeix des de l’origen dels temps, però la seva aplicació en la ciència és una mica més recent. Repassem les dates clau de l’evolució dels acceleradors de partícules: La història darrere del sincrotró.

· Els avenços tecnològics d’avui en dia ens permeten anar molt més enllà en el camp científic gràcies als acceleradors de partícules com els sincrotrons. Posa a prova els teus coneixements amb aquest test interactiu: Què saps sobre aquest tipus d’acceleradors de partícules?

Explica-m’ho tu!

Sens dubte entendre què és, com funciona i quina forma té un accelerador de partícules com el Sincrotró ALBA no és fàcil. Segur que fins i tot després de llegir els articles, Què és i com funciona un accelerador de partícules? i Sis conceptes per entendre què és i com funciona un sincrotró, us deuen quedar força dubtes.

Per ajudar-vos a entendre-ho una mica millor i, encara més important, per ajudar molta més gent a entendre-ho, us proposem els següents passos:

1. Feu grups de tres o quatre persones.

2. Reuniu materials reciclats que us permetin construir una maqueta senzilla d’un sincrotró. Alguns dels materials que us poden servir: ampolles de plàstic, canyes d’un sol ús, cartó reutilitzat d’envasos o paqueteria, poliespan i qualsevol altre material que se us acudi!

3. Construïu la vostra maqueta. Per inspirar-vos podeu consultar les infografies del Sincrotró ALBA, els seus vídeos divulgatius o la informació que trobareu a l’article Sis conceptes per a entendre què és i com funciona un sincrotró.

4. A continuació us proposem que vosaltres mateixos enregistreu un vídeo divulgatiu fent servir la vostra maqueta:
a. Amb la informació dels articles, escriviu un guió sintètic per preparar totes les dades que voleu comunicar.
b. Feu un parell d’assajos. Sigueu tan creatius i creatives com vulgueu!
c. Enregistreu el vídeo.
d. Compartiu el vídeo amb la resta de companyes i companys. Entre tota la classe podeu decidir quin vídeo és el que explica més bé el funcionament del sincrotró.
e. Penseu diferents formes de compartir aquest vídeo. Per exemple, podríeu publicar-lo a la pàgina web del centre o compartir-lo per les xarxes socials i etiquetar el diari Junior Report i el Sincrotró ALBA.

Cronologia de la llum de sincrotró

Malgrat que la llum de sincrotró és antiga com les estrelles, no es va començar a fer servir en l’àmbit científic fins a finals del segle XX. A continuació us proposem que creeu una línia temporal que reculli les dates més importants en l’evolució de la llum de sincrotró.

Els passos a seguir per a aconseguir l’objectiu són:

1. Llegir individualment l’article La història que hi ha darrere del sincrotró i anar recollint les dates que consideris més rellevants.

2. En parelles, decidir quina informació voleu incloure en la vostra línia temporal.

3. Triar l’eina que fareu servir: la línia del temps es pot fer manualment o bé amb aplicacions d’internet. A continuació us en donem alguns exemples:

4. Un cop triats el contingut que incloureu i l’eina, ja podeu crear!

Quins usos té la llum del Sincrotró ALBA?

El Sincrotró ALBA cada any rep la visita de més de 2.000 científics i científiques de tot el món per dur a terme tot tipus d’experiments. I és que la llum de sincrotró permet visualitzar i analitzar les propietats de la matèria, especialment des del punt de vista atòmic i molecular.

Gràcies a aquests experiments s’han produït avenços en àmbits molt diversos. Us proposem que els investigueu detalladament!
1. Feu equips base de tres persones.
2. Amb el vostre equip base, consulteu la pàgina de notícies o l’Instagram del Sincrotró ALBA i trieu algun dels avenços que s’han fet gràcies a la llum de sincrotró. A continuació hi ha una llista de propostes, però en els enllaços en podreu trobar moltíssimes més.

3. Elaboreu una breu exposició de màxim un minut en què s’inclogui, com mínim, una explicació de l’avenç que heu triat, quin grup de recerca l’ha dut a terme i per què és rellevant. Podeu ampliar la informació fent una cerca per internet.

4. A continuació, dividiu la classe en tres grups de manera que a cada grup hi hagi un representant de cada equip base.

5. La persona representant de cada equip té un minut per exposar a la resta l’avenç científic triat.

Què n’opines?

Després d’haver llegit articles com Què és i com funciona un accelerador de partícules? o Quins tipus d’acceleradors de partícules existeixen? deus haver pogut veure que, malgrat que suposen grans avenços científics, els acceleradors de partícules són projectes en què s’inverteixen grans quantitats de diners, energia i recursos. I no deixa d’haver-hi altres grans problemes a escala mundial que també necessiten inversió en ciència, com pot ser l’emergència climàtica o la crisi sanitària provocada per la covid-19.

Us convidem, ara que us n’heu informat, a generar-vos una opinió pròpia sobre aquest tema amb un debat. Us proposem els següents passos per dur-lo a terme:

1. Separeu-vos en dos grans grups. Un grup haurà de donar suport a la inversió en recerca amb acceleradors de partícules, l’altre haurà de defensar invertir tots aquests recursos en altres àmbits.

2. Cada grup s’haurà de reunir per buscar arguments que donin suport a la seva posició. Per trobar-los teniu accés a internet i als articles que heu llegit. Podeu començar a partir d’aquest, d’article: ¿Vale la pena invertir en investigaciones sin aplicaciones “prácticas” como las del Gran Colisionador de Hadrones?

3. Escriviu una llista amb els arguments principals que hàgiu trobat i trieu un o una portaveu de grup.

4. Col·loqueu dues cadires al mig de l’aula, una davant de l’altra. S’hi asseuran els o les portaveus. El vostre docent pot fer les funcions de moderació del debat.

5. Ja podeu començar a debatre al voltant de la qüestió següent: Quins criteris han de prevaler a l’hora de repartir els recursos econòmics dirigits a la recerca científica?

6. Com a últim pas, seríeu capaços de concloure el debat amb una única frase consensuada que arribi a aplegar els arguments de tots dos grups?

Sincrotronitza’t!

A continuació us presentem un joc: Sincrotronitza’t! Llegiu les instruccions abans de començar i assegureu-vos que teniu tot el material que us cal.

Participants
És ideal per jugar amb 6 persones (3 parelles que competeixen entre elles) per tauler.

Material
Per a cada grup de 6 cal:

Tauler
Kit de cartes de preguntes
1 dau
3 fitxes de color diferent (una per parella)

Instruccions

Totes les parelles han de col·locar la fitxa a la casella de sortida i comença l’equip que obté la puntuació més alta amb el dau (parella 1).

Abans de tirar els daus, cada parella ha de respondre a una carta de preguntes. Si encerta, pot tirar els daus; si falla, perd el torn. La parella situada a la dreta de la parella 1 (i que serà la parella 2) agafa una carta de preguntes i la llegeix en veu alta. La parella 1, que té el torn, té com a màxim un minut de temps per contestar. La parella a l’esquerra de la parella 1 (i que serà la parella 3) s’encarrega de calcular aquest temps.
- Si la parella 1 encerta, tiren el dau i avancen la seva fitxa. Pot ser que caiguin en una casella especial (vegeu apartat caselles especials) i que puguin tornar a tirar, perdin el torn, etc. A continuació cedeixen el torn a la parella de la dreta (parella 2).
- Si fallen, perden el torn (no poden tirar el dau i no avancen la seva fitxa). És el torn de la parella de la dreta (parella 2).
La parella 2, quan té el torn, ha de respondre a la pregunta que llegeix la parella 3. La parella 1 cronometra el temps (1 minut).
- Si encerten, tiren el dau i avancen la seva fitxa cedint el torn a la parella de la dreta (parella 3).
- Si fallen, perden el torn (no poden tirar el dau i no avancen la seva fitxa). És el torn de la parella de la dreta (parella 3).

Les parelles han d’anar alternant el torn sempre en el mateix ordre (sentit contrari a les agulles del rellotge).

Per guanyar s’ha d’arribar a l’última casella amb la puntuació exacta, si no, es retrocedeix tantes caselles com punts sobrin.

Caselles especials
En el tauler hi ha determinades caselles especials:
Casella 0. Casella de sortida.
Casella 7. Guanyes una beca per investigar en el Sincrotró ALBA. Avança 2 caselles.
Casella 13. Has arribat tard a la feina, retrocedeix 2 caselles.
Casella 19. T’ha contactat un equip d’investigació que vol saber més coses sobre els teus treballs en el Sincrotró ALBA. Avança 3 caselles.
Casella 27. Han hackejat el sistema i has perdut informació molt valuosa per a la teva investigació. Torna a la casella d’inici.
Casella 33. Has treballat sense parar les últimes setmanes. Tornes a tirar el dau sense respondre cap pregunta.
Casella 39. T’has equivocat en la recollida de dades del teu experiment. Retrocedeix a la casella 20.
Casella 40. Fi.

Consideracions
Es recomana als i les participants tenir dos manats de cartes: el de cartes de preguntes noves i el de cartes de preguntes usades.

Hi ha dues menes de preguntes: les de veritat o fals i les de 4 opcions amb una única resposta correcta.

Guía del professorat

1. Presentació de la unitat
2. Objectius d'aprenentatge
3. Seqüència d'activitats
4. Recursos
5. Avaluació

A continuació es presenta una unitat didàctica que gira entorn de les matemàtiques i les seves aplicacions en el dia a dia. Les activitats que es proposen fugen de la mecanització de les matemàtiques per obrir un ventall molt més ampli de possibilitats: reptes matemàtics, matemàtiques i art, dones matemàtiques…

La unitat didàctica compta amb 5 activitats que giren entorn dels articles elaborats pel diari per a joves Junior Report en col·laboració amb WIRIS, vinculades directament amb el tema. Aquesta pretén sensibilitzar l’alumnat sobre la rellevància de les matemàtiques en molts àmbits de la nostra vida quotidiana i despertar el sentit de la responsabilitat.

Les activitats són de tipologia diversa i les agrupacions al llarg de la unitat varien: hi ha moments de treball individual, en parella, en petits grups i de posada en comú amb tota la classe.

Aquesta unitat didàctica és adequada per a qualsevol curs de l’ESO i ideal per treballar des de la matèria de l’àmbit de les matemàtiques, tecnologia o història. També ofereix una bona oportunitat per col·laborar amb l’àrea de llengua i fins i tot educació visual i plàstica. D’altra banda, es treballaran continguts transversals com les competències digitals i les competències personals i socials de treball col·laboratiu. Està dissenyada per implementar-se al llarg de 6 hores aproximadament, però això pot variar en funció del ritme de cada grup i els objectius de cada matèria i cada docent.

És important compartir els objectius d’aprenentatge a l’inici de la unitat i assegurar-se que l’alumnat els comprengui. En aquesta unitat didàctica destaquen els següents objectius:

· Treballar col·laborativament per aconseguir un objectiu comú.
· Fer operacions matemàtiques per resoldre situacions de la vida quotidiana.
· Utilitzar les matemàtiques per dur a terme una creació artística.
· Elaborar un escape room digital en clau matemàtica.
· Dissenyar un formulari i explorar els usos laborals de les matemàtiques.
· Reflexionar sobre la poca visibilització de les dones matemàtiques en la història i en el present. Conèixer dones matemàtiques i contribuir a la seva divulgació.

Tot seguit es presenta un resum breu de cada activitat. En l’apartat d’annexos hi han les instruccions amb més detall per a les activitats en què s’ha considerat que això calia.

En la taula següent hi figura una proposta de temporització de les activitats:

Activitat 1. Explica-m’ho tu! Aquesta primera activitat està pensada perquè l’alumnat acabi d’interioritzar com funciona un accelerador de partícules. Construiran la seva pròpia maqueta d’un sincrotró amb materials reciclats i la faran servir per enregistrar un vídeo divulgatiu en què ells i elles mateixos n’explicaran el funcionament.

Activitat 2. Cronologia de la llum de sincrotró. La proposta consisteix a crear una línia temporal, a partir de la informació d’un article, que reculli les dates més importants en l’evolució de la llum de sincrotró. La primera part de l’activitat és individual i la segona, en parelles.

Activitat 3. Quins usos té la llum del Sincrotró ALBA? En aquesta activitat l’alumnat investiga, per equips de 3 persones, algun avenç que s’hagi produït gràcies a l’ús de la llum de sincrotró. Posteriorment s’ajunta un representant de cada equip per donar a conèixer, a través d’una breu explicació d’un minut, en què consisteix l’avenç que han triat. Això els permet compartir informació i obtenir una visió global de les múltiples aplicacions de la llum de sincrotró.

Activitat 4. Què n’opines? En aquesta activitat es proposa a l’alumnat que expressin la seva opinió sobre inversió en recerca com la dels acceleradors de partícules. En el marc d’un debat cada grup d’alumnes haurà de defensar una opinió concreta i finalment arribar a una conclusió comuna.

Activitat 5. Sincrotronitza’t! Aquesta activitat pretén que l’alumnat adquireixi coneixements sobre com funciona un sincrotró, quines són les seves aplicacions i en concret, que conegui més de prop el Sincrotró ALBA a partir d’un joc.

Dispositius amb connexió a internet (ordinadors, tauletes, telèfons mòbils, etc.)
Dispositius d’enregistrament de vídeo (càmeres, tauletes, telèfons mòbils, etc.)
Materials reciclats per a la construcció de la maqueta (ampolles de plàstic, canyes d’un sol ús, cartró reutilitzat d’envasos o paqueteria, porexpan, etc.)
Eines senzilles de bricolatge (tisores, cúters, cola, pistoles de silicona termofusible, etc.)
L’activitat 5 requereix imprimir materials (taulers i cartes de preguntes). A més a més calen fitxes de joc i daus (es poden fer servir, per exemple, els del parxís)

L’avaluació en aquesta unitat didàctica s’enfoca de manera competencial i no només amb un objectiu qualificatiu. Es recomana usar-la per regular de manera formativa i formadora l’aprenentatge dels alumnes, compartint-hi els objectius d’aprenentatge en tot moment per fer-los-en partícips. S’aconsella una avaluació tant inicial com contínua i final, i també incentivar l’autoavaluació i la coavaluació per part de l’alumnat.

Solucionari

Activitat 1
Activitat 2
Activitat 3
Activitat 4
Activitat 5

Explica-m’ho tu!

Aquesta activitat persegueix aprofundir en l’assimilació del funcionament del sincrotró per part de l’alumnat. Cal que el o la docent que apliqui l’activitat la condueixi adaptant-la a les necessitats concretes de cada grup, com per exemple centrant-se més en la construcció de la maqueta o potser en l’elaboració d’un guió ben detallat per al vídeo.

Seria interessant que de manera prèvia s’encarregués a l’alumnat que aconseguís els materials reciclats necessaris, així com tenir accés a les eines que es considerin necessàries per a la construcció de la maqueta.

Cronologia de la llum de sincrotró.

Aquesta activitat es pot plantejar com un concurs a nivell de classe per motivar l’alumnat. Seria ideal imprimir algunes de les línies temporals. Les obres guanyadores poden compartir-se, si el o la docent ho considera oportú, per xarxes socials i etiquetar als perfils del diari Junior Report (Twitter: @JuniorReport_ i @ALBAsynchrotron i Instagram: @junior-report i @alba_synchrotron). També pot enviar una selecció de les millors línies del temps a junior-report@blueglobe.media per optar a publicar-se en la revista col·laborativa RED Report.

Quins usos

En la primera part de l’activitat, que pot tenir una durada aproximada de 45 minuts, l’alumnat treballa en equips de tres per investigar un avenç que s’hagi produït gràcies a l’ús de la llum de sincrotró. Cal que cada equip en triï un de diferent.

En la segona part, que consisteix a compartir la informació amb tota la resta, la classe es divideix en tres grups. En cadascun dels tres grups hi ha un representant de tots els equips inicials (que eren de tres persones). Tots i totes expliquen en un minut l’avenç que han estudiat i escolten els que han treballat la resta.

La posada en comú permet que l’alumnat adquireixi una visió global de les múltiples aplicacions de la llum de sincrotró.

Què n’opines?

Aquesta activitat busca despertar el pensament crític de l’alumnat sobre la inversió en recerca bàsica. El bon funcionament de la sessió de debat dependrà del tot de l’hàbit que tingui el grup de dur a terme activitats de reflexió. Per això el rol del o de la docent com a moderador o moderadora del debat serà fonamental per adaptar la dinàmica a les necessitats concretes del grup.

A més, també és interessant conduir la fase final del debat cap a una conclusió consensuada en gran grup que permeti apreciar els debats com a oportunitats de reflexió i creació conjunta i no com a entorns de competició.

Què n’opines?

Aquesta activitat busca despertar el pensament crític de l’alumnat sobre la inversió en recerca bàsica. El bon funcionament de la sessió de debat dependrà del tot de l’hàbit que tingui el grup de dur a terme activitats de reflexió. Per això el rol del o de la docent com a moderador o moderadora del debat serà fonamental per adaptar la dinàmica a les necessitats concretes del grup.

A més, també és interessant conduir la fase final del debat cap a una conclusió consensuada en gran grup que permeti apreciar els debats com a oportunitats de reflexió i creació conjunta i no com a entorns de competició.